CN106505265A - 电压监视系统 - Google Patents

Abstract

一种电压监视系统，包括连接至第一监视IC（20）的输入端子（21a‑21d）的第一连接线组（23）、配置为将第一连接线组（23）中的连接线（22a‑22d）连接至均布置在第一电池组（11）中的任一个电池单体（10a‑10d）的正电极或负电极一侧的连接点（12a‑12d）或者从该连接点（12a‑12d）上断开的第一连接器（30）、连接至第二监视IC（50）的输入端子（52a‑52d）的第二连接线组（53），以及配置为将第二连接线组（53）中的连接线（22a‑22d）连接至均布置在第二电池组（41）中的任一个电池单体（40a‑40c）的正电极或负电极一侧上的连接点（42a‑42d）或者从该连接点（42a‑42d）上断开的第二连接器（60）。第一监视IC（20）与第二监视IC（50）之间是电气隔离的。第一连接线组（23）与第二连接线组（53）之间是电气隔离的。

Description

电压监视系统

技术领域

本发明涉及电压监视系统的结构。

背景技术

安装这样的电池，作为在如电力车辆和混合动力车辆等电动车辆中使用的电池：其中输出电压为3V到4V的数十个或更多的电池单体（例如，锂离子电池）串联连接，以提供200V到400V的输出电压。对于大量的电池单体彼此串联连接的这种电池，需要减少电池单体之间的电压差异和SOC差异，因此，使用了检测每个电池单体的电压的电池监视系统。

半导体（监视IC），如在电压监视系统中使用的集成电路，承受了若干串联连接的电池单体的电压，每个电池单体具有3V到4V的电压；然而，该半导体不能承受数十个串联连接的电池单体的电压。由于这个原因，依照监视IC承受的电压，多个串联连接的电池单体被分成多个电池组，每个电池组具有若干串联连接的电池单体，例如，四个到十二个串联连接的电池单体，接着，为多个电池组中的每个组提供监视IC。

多个监视IC中的每一个均电连接到包括在相应的一个电池组中的预定数量的电池单体中的每一个电池单体的正电极和负电极，并且根据作为电源电压的多个电池组中相应的一个电池组的最大电势和最小电势之间的电势差（电压）运行。由于这个原因，多个监视IC的电源线依照多个电池组的电势的顺序电串联连接（参见，例如，公开号为2013-76602的日本专利申请（JP 2013-076602 A））。

在JP 2013-076602 A所述的电压监视系统中，通过将多个连接器（每个连接器通过接线连接至连接点，这些连接点均布置在任一个电池单体的正电极或负电极侧上）安装至设在实现多个监视IC的电路板上的多个连接器，多个监视IC中的每一个均电连接至多个电池组中的相应一个电池组。在多个电池单体被充电的情况下，这些连接器彼此适配。因此，在安装多个连接器的时候，电势从安装有这些连接器的监视IC潜至未安装这些连接器（即连接器与其断开）的监视IC，造成自由（未安装）端连接器具有电势。

这可能发生在，例如，在电池系统的制造（组装）过程中的电池系统维护中，当电池组侧连接器安装在监视IC侧连接器上（载电线插入）的时候，或者当连接器连接或断开连接（载电线插入或拔出）的时候。

发明内容

本发明的目标是，在包括多个电池组和分别与该电池组相对应的多个监视IC的电池系统中，当配置为将相应的所述电池组连接到相应的所述监视IC上或者将相应的所述电池组从相应的所述监视IC上断开的多个连接器中的至少一个连接器被断开时，防止断开的所述至少一个连接器具有电势。

本发明的一个方面提供了一种电压监视系统，其监视电池的单体电压中的每一个，在该电池中，第一电池组和第二电池组是彼此串联连接的，所述第一电池组包括连接的多个电池单体，所述第二电池组包括多个相连的电池单体。电池监视系统包括：第一监视IC，其包括多个输入端子；第一连接线组，其包括分别连接到所述第一监视IC的所述输入端子的第一连接线；第一连接器，其配置为将所述第一连接线组中的所述第一连接线连接至第一连接点，或者将所述第一连接线组中的所述第一连接线与所述第一连接点断开，每个所述第一连接点均布置在所述第一电池组的电池单体中任一个的正电极或负电极一侧上；第二监视IC，其包括多个输入端子，所述第二监视IC与所述第一监视IC之间是电气隔离的；第二连接线组，其包括分别连接至所述第二监视IC的所述多个输入端子的多个第二连接线，所述第二连接线组与所述第一连接线组之间是电气隔离的；以及，第二连接器，其配置为将所述第二连接线组中的所述第二连接线连接至第二连接点，或者将所述第二连接线组中的所述第二连接线与所述第二连接点断开，所述第二连接点中的每一个第二连接点均布置在所述第二电池组的电池单体中任一个的正电极或负电极一侧上。

根据本发明的这个方面，在包括多个电池组和分别与该电池组相对应的多个监视IC的电池系统中，当均配置为将所述电池组中相应的一个电池组连接到所述监视IC中相应的一个监视IC上或者将所述电池组中相应的一个电池组从所述监视IC中相应的一个监视IC上断开的多个连接器中的至少一个连接器被断开时，可以防止断开的所述至少一个连接器具有电势。

附图说明

下面参照附图的描述有助于更好地理解本发明的示例性实施例的特征、优势，以及技术和工业意义。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图1为展示了根据本发明的实施例的包括电压监视系统的电池系统的结构的系统示意图；

图2为说明了在根据本发明的实施例的电池监视系统中一个连接器断开的状态的示意图；

图3为说明了在根据相关技术的电压监视系统中一个连接器断开的状态的示意图；

图4为说明了在根据另一相关技术的电压监视系统中一个连接器断开的状态的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图对根据本发明的一个实施例的电压监视系统100进行描述。如图1所示，根据本发明的电压监视系统100监视电池80的电池单体10a到10c、40a到40c中的每一个电池单体的电压（单体电压），在该电池80中，第一电池组11和第二电池组41是彼此串联连接的。第一电池组11包括多个串联连接的多个电池单体10a到10c。第二电池组41包括串联连接的多个电池单体40a到40c。电压监视系统100包括第一监视IC 20、第一连接线组23、第一连接器30、第二监视IC 50、第二连接线组53和第二连接器60。第一监视IC 20包括多个输入端子21a到21d。第一连接线组23由分别连接到第一监视IC 20的输入端子21a到21上的多个连接线22a到22d构成。第一连接器30配置为将第一连接线组23中的第一连接线22a到22d连接到连接点12a到12d上，或者将第一连接线组23中的第一连接线22a到22d从连接点12a到12d上断开。连接点12b将第一电池组11的电池单体10b的正电极连接到电池单体10a的负电极上。连接点12c将第一电池组11的电池单体10c的正电极连接到电池单体10b的负电极上。连接点12a将连接到第一电池组11的高电势侧的电池组的负电极连接到电池单体10a的正电极上。连接点12d将连接到第一电池组11的低电势侧的电池组的正电极连接到电池单体10c的负电极上。第二监视IC 50包括多个输入端子51a到51d。第二连接线组53由分别连接到第二监视IC 50的输入端子51a到51上的多个连接线52a到52d构成。第二连接器60配置为将第二连接线组53中的第二连接线52a到52d连接到连接点42a到42d上，或者将第二连接线组53中的第二连接线52a到52d从连接点42a到42d上断开。连接点42b将第二电池组41的电池单体40b的正电极连接到电池单体40a的负电极上。连接点42c将第二电池组41的电池单体40c的正电极连接到电池单体40b的负电极上。连接点42a将连接到第二电池组11的高电势侧的电池组的负电极连接到电池单体40a的正电极上。连接点42d将连接到第二电池组41的低电势侧的电池组的正电极连接到电池单体40c的负电极上。电池80和电源监视系统100构成电池系统200。

如图1所示，第一连接器30包括第一公连接器31和第一母连接器33。第一公连接器31具有多个公端子32。第一母连接器33具有多个母端子34。第一连接线组23的第一连接线22a到22d分别连接到公端子32上。母端子34通过第一单体测连接线35a、35b、35c和35d分别连接到连接点12a到12d上。连接点12b将第一电池组11的电池单体10b的正电极连接到电池单体10a的负电极上。连接点12c将第一电池组11的电池单体10c的正电极连接到电池单体10b的负电极上。连接点12a将连接到第一电池组11的高电势侧的电池组的负电极连接到电池单体10a的正电极上。连接点12d将连接到第一电池组11的低电势侧的电池组的正电极连接到电池单体10c的负电极上。多个第一单体测连接线35a到35d构成第一单体侧连接线组36。当第一公连接器31的公端子32分别插入第一母连接器33的母端子34中时，第一连接线组23电连接到第一单体测连接线组36。结果是，将第一电池组11的电池单体10b的正电极连接到电池单体10a的负电极上的连接点12b、将第一电池组11的电池单体10c的正电极连接到电池单体10b的负电极上的连接接点12c、将连接到电池组11的高电势侧上的电池组的负电极连接到电池单体10a的正电极上的连接点12a，以及将连接到第一电池组11的低电势侧上的电池组的正电极连接到电池单体10c的负电极上的连接点12d都电连接到第一监视IC20的输入端子21b、21c、21a、21d上。

类似地，第二连接器60包括第二公连接器61和第二母连接器63。第二公连接器61具有多个公端子62。第二母连接器63具有多个母端子64。第二连接线组53的第二连接线52a到52d分别连接到公端子62上。母端子64通过第二单体测连接线65a、65b、65c和65d分别连接到连接点42a到42d上。连接点42b将第二电池组41的电池单体40b的正电极连接到电池单体40a的负电极上。连接点42c将第二电池组41的电池单体40c的正电极连接到电池单体40b的负电极上。连接点42a将连接到第二电池组41的高电势侧的电池组的负电极连接到电池单体40a的正电极上。连接点42d将连接到第二电池组41的低电势侧的电池组的正电极连接到电池单体40c的负电极上。多个第二单体测连接线65a到65d构成第二单体侧连接线组66。当第二公连接器61的公端子62分别插入第二母连接器63的母端子64中时，第二连接线组53电连接到第二单体测连接线组66。结果是，将第二电池组41的电池单体40b的正电极连接到电池单体40a的负电极上的连接点42b、将第二电池组41的电池单体40c的正电极连接到电池单体40b的负电极上的连接接点42c、将连接到电池组41的高电势侧上的电池组的负电极连接到电池单体40a的正电极上的连接点42a，以及将连接到第二电池组41的低电势侧上的电池组的正电极连接到电池单体40c的负电极上的连接点42d都电连接到第二监视IC 50的输入端子51b、51c、51a、51d上。

如图1所示，电池单体10c侧连接点12d和电池单体40a侧连接点42a设置在第一电池组11的低电势侧电池单体10c的负电极和第二电池组41的高电势侧电池单体40a的正电极之间，并且连接点12d通过第一单体侧连接线35d、第一连机器30和第一连接线22d连接到第一监视IC 20的输入端子21d上。连接点42a连接通过第二单体测连接线65a、第二连接器60和第二连接线52a连接到第二监视IC 50的输入端子51a上。类似地，在第一电池组11的高电势侧电池单体10a的正电极侧和高电势侧电池组的负电极（未图示）之间的连接点12a通过第一单体侧连接线35a、第一连接器30和第一连接线22a连接到第一监视IC 20的输入端子21a上。在第二电池组41的低电势侧电池单体40c的负电极侧和低电势侧电池组的正极之间的连接点42d通过第二单体侧连接线65d、第二连接器60和第二连接线52d连接到第二监视IC 50的输入端子上。

如图1所示，第一监视IC 20没有电连接到第二监视IC 50上。因此，第一监视IC 20和第二监视IC 50之间电气隔离，并且第一连接线组23的第一连接线22a到22d和第二连接线组53的第二连接线52a到52d之间电气隔离。

如图2所示，在参照图1所述的电压监视系统100的第一母连接器33从第一公连接器31上拔出时，第一连接线组23从第一单体侧连接线组36上断开，因此，将第一电池组11的电池单体10b的正电极连接到电池单体10a的负电极上的连接点12b、将第一电池组11的电池单体10c的正电极连接到电池单体10b的负电极上的连接接点12c、将连接到电池组11的高电势侧上的电池组的负电极连接到电池单体10a的正电极上的连接点12a，以及将连接到第一电池组11的低电势侧上的电池组的正电极连接到电池单体10c的负电极上的连接点12d与第一监视IC 20的输入端子21b、21c、21a、21d电气隔离。在另一方面，由于第二母连接器63和第二公连接器61保持彼此连接，因此第二电池组41的电压保持提供给第二连接线组53和第二监视IC 50。采用根据本发明的电池监视系统100，第一监视IC 20与第二监视IC50之间电气隔离，并且第一连接线组23和第二连接线组53之间电气隔离，因此，电势不会通过第二连接线组53和第二监视IC 50从第二电池组41偷偷传递到第一连接线组23和第一监视IC 20。由于这个原因，虽然第一公连接器31的公端子32断开连接并且暴露在外部，但是该公端子32没有电势，因此可以方便地拔出或插入该第一公连接器33。

图3展示了根据相关技术的电压监视系统300。在根据这个相关技术的电压监视系统300中，只有一个连接点112d布置在第一电池组11的低电势侧电池单体110c的负电极和第二电池组141的高电势侧电池单体140a的正电极之间，并且连接点112d通过第一单体侧连接线135d、第一连接器130和第一连接线122d连接到第一监视IC 120的输入端子121d上，并且还通过连接线71连接到第二监视IC 150的输入端子151a上。类似地，在第一电池组111的高电势侧电池单体110a的正电极侧和高电势侧第三电池组211的负电极之间的连接点212d通过第三单体侧连接线235d和第三连接线222d连接到第三监视IC 220的输入端子221d上，并且在第二电池组141的低电势侧电池单体140c的负电极和低电势侧电池组的正极（未图示）之间的连接点142d通过第二单体侧连接线165d、第二连接器160和第二连接线152d连接到第二监视IC 150的输入端子151d上，并且通过连接线71还连接到第四监视IC250的输入端子251b上。第一监视IC 120到第四监视IC 250是通过连接线72彼此串联连接的。第一监视IC 120的输入端子121a到121d通过内部接线124连接，第二监视IC150的输入端子151a到151d通过内部接线154连接，内部接线124、125分别连接到连接线72。

通过这种方式，在第一电池组111的低电势侧电池单体110c的负电极和第二电池组141的高电势侧电池单体140a的正电极之间的连接点112d在第一监视IC 120和第二监视IC 150之间共用。因此，第一连接线组123和将第一电池组111连接到第一监视IC 120上的第一单体侧连接线组136分别由三个第一连接线122b到122d和三个第一单体侧连接线135b到135d形成，第二连接线组153和将第二电池组141连接到第二监视IC 150上的第二单体侧连接线组166分别由三个第二连接线152b到152d和三个第二单体侧连接线165b到165d形成，第一连接器130由三组公端子132和母端子134形成，第二连接器160由三组公端子162和母端子164形成。电压监视系统300和电池组111、141、211构成电池系统400。

然而，根据该相关技术，在以这种方式构成的电压监视系统300中，如图3所示，当第一母连接器133拔出时，通过第二单体侧连接线组166、第二连接器160和第二连接线组153从第二电池组141提供给第二监视IC 150的输入端子151b到151d的第二电池组141的电势通过第二监视IC 150的内部接线154提供给第二监视IC 150的输入端子151a，并且，如图3中的箭头73所示，通过连接线71和第一连接线122d从输入端子151a向第一公连接器131的其中一个暴露的公端子132提供电势。如图3中的箭头74所示，第二电池组141的电势通过第二监视IC 150的内部接线、连接线72和第一监视IC 120的内部接线124提供给输入端子121b到121d，并且从输入端子121b到121d向第一公连接器131的公端子132提供电势。因此，公端子132具有电势。由于这个原因，在第一公连接器133的插拔过程中，例如，连接绝缘盖的过程需要工人不触碰到暴露的公端子132。

如上所述，在不同于图3所示的根据该相关技术的电压监视系统300的根据本实施例的电压监视系统100中，第一连接器30的第一公连接器31只连接到第一监视IC 20上，第一母连接器33只连接到第一电池组11上，第二连接器60的第二公连接器61只连接到第二监视IC 50上，第二母连接器63只连接到第二电池组41上。因此，第一连接线组23和第二连接线组53之间电气隔离，监视IC 20、50彼此之间电气隔离。由于这个原因，当第一母连接器33如图2所示拔出时，第一公连接器31的断开的和暴露在外的公端子32没有电势，因此可以方便第一公连接器33的断开或连接。

接着，将参照图4描述根据另一相关技术的电压监视系统500。在根据这个相关技术的电压监视系统500中，通过向参照图1和2描述的部分的参考编号加前缀“5”的参考编号分配给类似的部分，五百用作参考编号，省略详细的描述。

如图4所示，电压监视系统500监视第一电池组511的电池单体510a到510c和第二电池组541的电池单体540a到540c中的每个电池单体的电压（单体电压），如图1和图2所示的情形，并且包括第一监视IC 520、第二监视IC 550、第一连接器530和第二连接器560。该第一连接器530配置为将总共六个连接线连接到总共六个连接点，或者将这总共六个连接线从这总共六个连接点上断开。六个连接线包括分别连接到第一监视IC 520的输入端子521a到521d上的多个第一连接线522a到522d，以及分别连接到第二监视IC 550的输入端子551a、551b上的第二连接线552a、552b。六个连接点包括均布置在第一电池组511的电池单体510a到510c中的任意一个电池单体的正电极和负电极侧上的连接点512a到512d，以及布置在第二电池组541的电池单体540a的正电极和负电极侧上的连接点542a、542b。这总共六个连接线，即，连接到第一连接器530的第一公连接器531的第一连接线522a到522d和第二连接线522a、522b构成第一连接线组523。六个单体侧连接线，即，将第一母连接器533连接到第一电池组511的连接点512a到512d上的第一单体侧连接线535a到535d，和将第一公连接器533连接到第二电池组541的连接点542a、542b上的第二单体侧连接线565a、565b构成单体侧连接线组536。

在另一方面，第二连接器560配置为将两个连接线连接到两个连接点，或者将这两个连接线从这两个连接点上断开。两个连接线包括分别连接到第二监视IC 550的输入端子551c、551d上的第二连接线552c、552d。两个连接点包括在第二电池组541的电池单体540b和电池单体540c之间的连接点542c，和将连接到第二电池组541的低电势侧上的电池组的正电极连接到电池单体540c的负电极上的连接点542d。第二连接线552c、552d构成第二连接线组553。将第二母连接器563连接到第二电池组541的连接点542c、542d上的第二单体侧连接线565c、565d构成单体侧连接线566。如参考图3所述，第一监视IC 520的端子521a到521d通过内部接线524彼此连接，第二监视IC 550的端子551a到551d通过内部接线554彼此连接，并且内部接线524、554通过连接线72彼此连接。电压监视系统500和电池组511、541构成电池系统600。

在以这种方式配置的电压监视系统500中，第一连接器530的第一公连接器531连接到第一监视IC 520和第二监视IC 550从而跨越在第一监视IC 520和第二监视IC 550之间，第一母连接器533连接到第一电池组511和第二电池组541从而跨域在第一电池组511和第二电池组541之间，因此第一连接线组523不与第二连接线组553之间不是电气隔离的。监视IC 520、550彼此之间也不是电气隔离的。由于这个原因，当第一母连接器553从第一公连接器531上拔出时，如图4中的箭头75所示，第二电池组541的部分的电势从通过连接器560连接到第二电池组541的部分上的第二监视IC 550的端子551c、551d通过第二监视IC 550的内部接线554、输入端子551a、551b和连接线552a、552b提供给第一公连接器531的其中一个暴露的公端子532。因此，公端子532具有电势。如图4中的箭头76所示，第二电池组541的部分的电势通过第二监视IC 550的内部接线544、连接线72、第一监视IC 520的内部接线524、IC 520的输入端子521a到521d和连接线522a到522d提供给第一公连接器531的暴露的公端子532。因此，公端子532具有电势。由于这个原因，在第一公连接器533的插拔过程中，例如，连接绝缘盖的过程需要工人不触碰到暴露的公端子532。

根据本实施例的电压监视系统100区别于参照图4描述的根据相关技术的电压监视系统500在于，第一连接器530的第一公连接器531连接到第一监视IC 520和第二监视IC550上从而跨越在第一监视IC 520和第二监视IC 550之间，第一公连接器553连接到第一电池组511和第二电池组541上从而跨越在第一电池组511和第二电池组541之间，以及第一连接线组523和第二连接线组553彼此之间不是电气隔离的结构。在根据本实施例的电压监视系统100中，第一连接器30的第一公连接器31只连接到第一监视IC 20上，第一母连接器33只连接到第一电池组11上，第二连接器60的第二公连接器61只连接到第二监视IC 50上，第二母连接器63只连接到第二电池组41上，第一连接线组23和第二连接线组53之间电气隔离，监视IC 20、50彼此之间电气隔离。由于这个原因，在根据本实施例的电压监视系统100中，当第一母连接器33如图2所示拔出时，第一公连接器31的断开的和暴露在外的公端子32没有电势，因此可以方便拔出或连接第一公连接器33。

Claims (4)

1.电压监视系统，其监视电池的单体电压中的每一个，在该电池中，第一电池组和第二电池组是彼此串联连接的，所述第一电池组包括多个相连的电池单体，所述第二电池组包括多个相连的电池单体，所述电池监视系统的特征在于包括：

第一监视IC，其包括多个输入端子；

第一连接线组，其包括分别连接至所述第一监视IC的所述输入端子的第一连接线；

第一连接器，其配置为将所述第一连接线组中的所述第一连接线连接至第一连接点，或者将所述第一连接线组中的所述第一连接线与所述第一连接点断开，所述第一连接点中的每个第一连接点布置在所述第一电池组的电池单体中任一个的正电极或负电极一侧上；

第二监视IC，其包括多个输入端子，所述第二监视IC与所述第一监视IC之间是电气隔离的；

第二连接线组，其包括分别连接至所述第二监视IC的所述输入端子的第二连接线，所述第二连接线组与所述第一连接线组之间是电气隔离的；以及

第二连接器，其配置为将所述第二连接线组中的所述第二连接线连接至第二连接点，或者将所述第二连接线组中的所述第二连接线与所述第二连接点断开，所述第二连接点中的每个第二连接点布置在所述第二电池组的电池单体中任一个的正电极或负电极一侧上。

2.根据权利要求1所述的电压监视系统，其特征在于，

所述第一连接器包括具有多个公端子的第一公连接头和具有多个母端子的第一母连接头，并且

所述第二连接器包括具有多个公端子的第二公连接头和具有多个母端子的第二母连接头。

3.根据权利要求2所述的电压监视系统，其特征在于，

所述第一连接线组中的所述第一连接线分别连接至所述第一连接器的所述公端子，

用于所述第一电池组中的所述多个电池单体的所述第一连接点由第一单体侧连接线组分别连接至所述第一连接器的所述母端子，

所述第二连接线组中的所述第二连接线分别连接至所述第二连接器的所述公端子，并且

用于所述第二电池组中的所述多个电池单体的所述第二连接点由第二单体侧连接线组分别连接至所述第二连接器的所述母端子。

4.根据权利要求3所述的电压监视系统，其特征在于，

在低电势侧电池单体一侧上的所述第一连接点，和在高电势侧电池单体一侧上的所述第二连接点，均设置在所述第一电池组中的所述低电势侧电池单体的所述负电极与所述第二电池组中的高电势侧电池单体的所述正电极之间，

所述第一连接点通过所述第一单体侧连接组中的第一单体侧连接线、所述第一连接器和所述多个第一连接线中的一个第一连接线，连接至所述第一监视IC的所述多个输入端子中的一个输入端子，并且

所述第二连接点通过所述第二单体侧连接组中的第二单体侧连接线、所述第二连接器和所述多个第二连接线中的一个第二连接线，连接至所述第二监视IC的所述多个输入端子中的一个输入端子。