CN107039690A - 电池组以及车辆用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够对来自高压电池的电压适当地进行降压的电池组以及车辆用电源系统。电池组(10)具备：高压电池(11)，其将多个单元电池(C)连接而成；电力转换器(15)，其存在于高压电池(11)与负载之间，对来自高压电池(11)的电压进行降压；电池组ECU(13)，其执行用于利用电力转换器(15)进行降压的降压控制；以及框体(B)，其收纳高压电池(11)、电力转换器(15)和电池组ECU(13)。

Description

电池组以及车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及电池组以及车辆用电源系统。
背景技术
现有技术中，提出一种车辆用电源系统，例如，具备：高压电池；高压负载，其由来自高压电池的电力驱动(例如行驶用马达)；DC/DC变压器，其对来自高压电池的电压进行降压；以及低压负载，其由被DC/DC变压器降压后的电力驱动(例如，辅助设备类)(例如，参照专利文献1)。在这样的系统中，具备DC/DC变压器，从而能够利用来自高压电池的电力，驱动高压负载和低压负载这两者。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-241068号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
但是，在专利文献1记载的系统中，DC/DC变压器被与高压电池分开地配置，因此，根据低压负载侧的电力使用量，DC/DC变压器的输入电压的变动量变大，难以降低到适当的电压。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的是提供能够将来自高压电池的电压适当地降低的电池组以及车辆用电源系统。
用于解决问题的技术手段
本发明涉及的电池组的特征在于，具备：高压电池，其将多个单元电池连接而成；降压电路，其存在于所述高压电池与负载之间，对所述来自高压电池的电压进行降压；控制部，其执行降压控制，所述降压控制用于利用所述降压电路进行降压；以及框体，其收纳所述高压电池、所述降压电路以及所述控制部。
根据本发明涉及的电池组，高压电池和降压电路被设置在相同的框体这样比较近的地方，因此，与仅一方设置在框体内这样的两者分开配置的情况相比，与负载的使用电力量相应的电压变动量变小，能够进行更稳定的降压动作。
另外，在本发明涉及的电池组中，优选地，在所述框体内还具备用于检测所述高压电池的电压和温度中的至少一者的传感器，所述控制部根据来自所述传感器的信号，监控所述高压电池，并且根据来自所述传感器的信号，调整所述降压控制。
根据该电池组，在多数情况下，为了对高压电池进行故障检测等电池监控而设置有传感器等，并利用这样的传感器等，调整降压控制，因此，能够利用监控用的传感器的信号，进行与高压电池的状态相应的适当的降压动作。
另外，在本发明涉及的电池组中，优选地，在所述框体内还具备开关组件，所述开关组件存在于所述高压电池与所述负载之间，并使所述高压电池与所述负载电气地导通或切断，所述控制部执行驱动控制，所述驱动控制用于利用所述开关组件进行导通或切断。
根据该电池组，在框体内还具备开关组件，并进行导通或切断的控制，因此，能够在电池组内进行高压电池与负载的电气连接控制。
另外，在本发明涉及的电池组中，优选地，所述控制部由1个微型计算机构成。
根据该电池组，控制部由1个微型计算机构成，因此，不需要对每个功能配备1个微型计算机等，通过将上述电池组的各种功能统一成1个微型计算机，从而整体能够实现小型化。
另外，在本发明涉及的电池组中，优选地，在所述框体内还具备能够送风的风扇，所述框体在将所述高压电池的设置位置和所述降压电路的设置位置连结的方向的两端侧的壁部形成有开口，所述风扇被设置在所述框体内的靠近所述高压电池这一侧的开口与所述高压电池之间，并朝向另一个开口侧送风。
根据该电池组，在框体中，在将高压电池的设置位置和降压电路的设置位置连结的方向的两端侧的壁部形成有开口，并在框体内靠近高压电池这一侧的开口与高压电池之间具备风扇，因此，能够使风从两端侧的壁部的开口通过，并从高压电池侧向降压电路侧流动，能够进行框体内部件的冷却。而且，由于风扇被设置在靠近高压电池这一侧的开口与高压电池之间，因此，能够优先冷却不耐热的高压电池，更高效地冷却框体内部件。
另外，在本发明涉及的电池组中，优选地，所述电池组还具备将在所述框体的所述两端侧的所述壁部形成的开口覆盖或敞开的挡板部件。
根据该电池组，还具备将在框体的两端侧的壁部形成的开口覆盖或敞开的挡板部件，因此，在利用挡板部件覆盖开口的情况下，能够利用风扇使框体内的空气循环。基于此，能够将发热量大的降压电路的热移送到高压电池侧，在高压电池过冷的环境下，能够对高压电池进行加温，进行效率更好的电池驱动。
另外，本发明涉及的车辆用电源系统的特征在于，具备：上述的电池组；以及电源系统控制部，其向所述电池组内的所述控制部，至少发送所述开关组件应成为导通状态或者应成为切断状态的信号。
根据本发明涉及的车辆用电源系统，具备：电池组；以及电源系统控制部，其对电池组内的控制部，至少发送开关组件应为导通状态或者应为切断状态的信号。这样，即使在现有技术中也具有在电池组内使电池与负载电气地导通或切断的开关组件，该开关组件也被电池组外的ECU等控制，因此，在该开关组件的设计存在改变的情况下，不仅电池组的设计需要改变，外部的ECU等的设计也需要改变。但是，根据上述内容，如果构成为：开关组件的控制由电池组内的控制部进行，电源系统控制部自身仅发送应成为导通状态或者应成为切断状态的信号，那么即使开关组件的设计存在改变，也只需要改变电池组内的控制部即可，不需要连外部的ECU等也改变。因此，能够提供通用性更优异的电源控制系统。
发明效果
根据本发明，能够提供能够将来自高压电池的电压适当地降压的电池组以及车辆用电源系统。
附图说明
图1是本实施方式涉及的车辆用电源系统的框图。
图2是示出图1所示的电池组的内部构成的图。
图3是第2实施方式涉及的电池组内的构成配置图。
图4是第2实施方式涉及的电池组内的第2构成配置图。
附图标记说明
1：车辆用电源系统
10：电池组
11：高压电池
12：开关组件
12a：驱动电路
13：电池组ECU(控制部)
14：电池监控传感器(传感器)
15：电力转换器(降压电路)
16：风扇
20：充电入口
30：电源控制组件
31：逆变器
40：电源管理ECU(电源系统控制部)
B：框体
B1、B2：开口
C：单元电池
F：保险丝
IS：电流传感器
L1：高电位侧线
L2：低电位侧线
L3：连接线
M：马达
R：电阻
S1、S2：挡板部件
SP：检修插头
SR1、SR2：半导体继电器
W1、W2：壁部
具体实施方式
以下，根据优选的实施方式，对本发明进行说明。需要说明的是，本发明不限于以下示出的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内适当变更。另外，在以下示出的实施方式中，虽然存在省略了一部分构成的图示、说明的地方，但对于被省略的技术的详细内容，当然，在不会与以下说明的内容发生矛盾的范围内，能够适当地使用公知或周知的技术。
图1是本实施方式涉及的车辆用电源系统的框图，图2是示出图1所示的电池组10的内部构成的图。如图1所示，本实施方式涉及的车辆用电源系统1的构成具备：电池组10、充电入口20、电源控制组件30以及电源管理ECU(电源系统控制部)40，并被构成为这些部件通过配线连接。
电池组10如图2所示，具备：高压电池11、开关组件12、电池组ECU(控制部)13和收纳它们的框体B。高压电池11是将多个单元电池C连接而成的，开关组件12存在于高压电池11与负载(高压负载和低压负载)之间，并使它们导通或切断。电池组ECU13执行用于利用开关组件12进行导通或切断的驱动控制(第1功能)，并由1个微型计算机构成。
图1所示的充电入口20是将充电连接器插入的接合部，在充电连接器已被插入的状态下，将被供给的电力供给到电池组10侧。电源控制组件30控制高压负载的驱动，在本实施方式中，为了驱动马达M而具备逆变器31等。
电源管理ECU40用于控制电源系统整体，并进行与电源控制组件30的信号收发。在本实施方式中，电源管理ECU40至少向电池组10内的电池组ECU13发送开关组件12应成为导通状态、或者应成为切断状态的信号。电池组ECU13输入该信号，并执行用于使开关组件12导通或切断的驱动控制。
接着，针对电池组10的细节进行说明。
图2所示的高压电池11的构成如下：具有检修插头SP，通过拔出检修插头SP，从而能够安全地进行高压电池11的检查等作业。该检修插头SP具备保险丝F，是在异常电流发生时保险丝F熔断的构成。
开关组件12具备：高电位侧线L1和低电位侧线L2，其与高压电池11连接；半导体继电器SR1、SR2，其被设置在各个线L1、L2上；以及驱动电路12a，其对半导体继电器SR1、SR2进行开闭。各线L1、L2的与高压电池11的相反侧与负载侧相连。另外，半导体继电器SR1、SR2通过驱动电路12a，被电池组ECU13开闭。因此，开关组件12在使高压电池11与负载导通或切断的导通状态或切断状态之间进行状态变化。需要说明的是，半导体继电器SR1、SR2的开闭如上所述，以来自电源管理ECU40的信号为基础地进行。
另外，开关组件12具备电流传感器IS，并且驱动电路12a具有半导体保护电路和预充电功能。因此，在开关组件12中，实现了半导体继电器SR1、SR2的保护，并且在半导体继电器SR1、SR2导通时，也实现了避免受涌流的影响的保护。
而且，开关组件12具备：连接线L3，其在半导体继电器SR1、SR2的后级侧(负载侧)与高电位侧线L1和低电位侧线L2连接；以及电阻R，其设置在连接线L3上，电阻R的两端电压由电池组ECU13检测。
此外，图2所示的电池组10在框体B内具备：电池监控传感器(传感器)14以及电力转换器(降压电路)15。电池监控传感器14检测高压电池11的电压和温度，并将与电压及温度对应的信号发送到电池组ECU13。需要说明的是，电池监控传感器14也可以仅检测电压和温度中的任一者。
电力转换器15存在于高压电池11与负载之间(特别是开关组件12的后级侧)，将来自高压电池11的电压降低。即，在本实施方式中，成为DC/DC变压器等降压电路被收纳在电池组10内的状态。
而且，电池组ECU13除了上述第1功能之外，还具备第2～第4功能。第2功能是根据来自电池监控传感器14的信号对高压电池11进行监控的功能，是利用来自电池监控传感器14的信号来判断高压电池11的故障等的功能。
第3功能是执行降压控制的功能，该降压控制用于利用电力转换器15进行降压。在电力转换器15中设有例如绝缘型的变压器等，电池组ECU13例如控制向1次侧变压器的通电而得到在2次侧降压后的电压。而且，在第3功能中，根据来自电池监控传感器14的信号，也就是说，根据第2功能的监控结果，调整降压控制。举个例子，电池组ECU13在高压电池11的电压降低而电力转换器15的输入电压降低的情况下等，例如控制1次侧变压器的通电，以便达到适当的输出电压。
第4功能是执行在已将充电连接器插入到充电入口20并供电时的充电控制的功能。此处，来自充电连接器的电流存在直流的情况和交流的情况。在直流的情况下，利用DC/DC转换，转换成适当的充电电压，同时，将半导体继电器SR1、SR2导通，进行高压电池11的充电，在交流的情况下，利用AC/DC转换，转换成适当的充电电压，同时，将半导体继电器SR1、SR2导通，进行高压电池11的充电。
接着，对本实施方式涉及的车辆用电源系统1的动作进行说明。首先，在车辆行驶等情况下，如果马达M等高压负载成为驱动对象，同时，辅助设备等(低压负载)也成为驱动对象，则电源管理ECU40判断为开关组件12应该成为导通状态，并发送该宗旨的信号(第1信号)。而且，电源管理ECU40也发送低压负载也是驱动对象的宗旨的信号(第2信号)。
电池组ECU13输入这样的第1和第2信号。而且，以输入了第1和第2信号为契机，电池组ECU13发挥第1功能。即，电池组ECU13将半导体继电器SR1、SR2导通，并使开关组件12成为导通状态。而且，以输入了第2信号为契机，电池组ECU13发挥第3功能。即，电池组ECU13控制电力转换器15，使其进行降压动作。此时，电池组ECU13根据来自电池监控传感器14的信号，进行高压电池11的监控(第2功能)，并根据监控结果调整降压控制。
另外，电池组ECU13输入来自开关组件12内的电流传感器IS的信号，并且监控电阻R的两端电压，检测高电位侧线L1与低电位侧线L2之间的漏电。
另一方面，在车辆停车等时如果充电连接器被插入到充电入口20，则电池组ECU13发挥第4功能。即，电池组ECU13控制电力转换器15，进行DC/DC转换或AC/DC转换，并且将半导体继电器SR1、SR2导通，使开关组件12成为导通状态。基于此，进行向高压电池11的适当的充电。
这样，根据第1实施方式涉及的电池组10，高压电池11和包含降压电路的电力转换器15被设置在相同的框体B这样比较近的地方，因此，与仅一方设置在框体B内这样的两者分开配置的情况相比，与负载的使用电力量相应的电压变动量变小，能够进行更稳定的降压动作。
另外，多数情况下，为了对高压电池11进行故障检测等电池监控而设置传感器等，并利用这样的传感器14来调整降压控制，因此，能够利用监控用的电池监控传感器14的信号，进行与高压电池11的状态相应的适当的降压动作。
另外，在框体B内也具备开关组件12，并进行导通或切断的控制，因此，能够在电池组10内进行高压电池11与负载的电气连接控制。
另外，电池组ECU13由1个微型计算机构成，因此，不需要对每个功能配备1个微型计算机等，通过将上述电池组10的各种功能统一成1个微型计算机，从而能够整体上实现小型化。
而且，根据本实施方式涉及的车辆用电源系统1，具备：电池组10；以及电源管理ECU40，其对电池组10内的电池组ECU13，至少发送开关组件12应成为导通状态、或者应成为切断状态的信号。这样，即使在现有技术中也存在在电池组10内使电池11和负载电气地导通或切断的开关组件12，该开关组件12也被电池组10外的ECU等控制，因此，在该开关组件12的设计发生改变的情况下，不仅电池组10的设计发生改变，外部的ECU等的设计也发生改变。但是，根据上述内容，如果构成为：开关组件12的控制由电池组10内的电池组ECU13进行，电源管理ECU40自身仅发送应成为导通状态、或者应成为切断状态的信号，则即使开关组件12存在设计改变，也只要改变电池组10内的电池组ECU13即可，不需要连外部的电源管理ECU40也改变。因此，能够提供通用性更优异的车辆用电源系统1。
接着，对本发明的第2实施方式进行说明。第2实施方式涉及的电池组10以及车辆用电源系统虽然与第1实施方式相同，但是对第1实施方式附加了一部分构成等。以下，以对第1实施方式附加的内容为主，进行说明。
图3是第2实施方式涉及的电池组10内的构成配置图。如图3所示，第2实施方式涉及的电池组10在框体B的内部具备风扇16。风扇16是能够送风的设备。
另外，在第2实施方式中，与风扇16的送风侧相邻地设有高压电池11。另外，隔着高压电池11在风扇16的相反侧设有开关组件12和电池组ECU13。而且，隔着开关组件12和电池组ECU13，在风扇16的相反侧设有电力转换器15。因此，电池组10依次排列地配置有风扇16、高压电池11、开关组件12、电池组ECU13和电力转换器15。
而且，在第2实施方式中，在电池组10的框体B上形成有2个开口B1、B2。此处，2个开口B1、B2被形成在将高压电池11的设置位置和电力转换器15的设置位置连结的方向的两端侧的壁部W1、W2。
此处，风扇16为如下构成：被设置在框体B内的靠近高压电池11这一侧的开口B1与高压电池11之间，并朝向另一个开口B2侧送风。因此，利用风扇16，外部空气穿过第1开口B1地被收进，外部空气依次流过高压电池11、开关组件12、电池组ECU13和电力转换器15。而且，被收进的外部空气被从第2开口B2向框体B外排出。
这样，能够使风穿过两端侧的壁部W1、W2的开口B1、B2，从高压电池11侧流动到电力转换器15侧，能够进行框体内部件的冷却。而且，风扇16被设置在靠近高压电池11这一侧的开口B1与高压电池11之间，因此，将不耐热的高压电池11优先冷却，能够更高效地冷却框体内部件(第5功能)。
图4是第2实施方式涉及的电池组10内的第2构成配置图。如图4所示，第2实施方式涉及的电池组10还具备将在两端侧的壁部W1、W2形成的开口B1、B2覆盖或敞开的挡板部件S1、S2。
因此，在不需要利用风扇16进行框体内部件的冷却时，利用挡板部件S1、S2覆盖开口B1、B2，从而能够防止漏电的可能性、异物混入。
特别是，在第2实施方式中，还能够对高压电池11进行加温。此处，由于在低温时会导致电池输出降低，因此，优选能够在低温时进行加温。因此，在第2实施方式中，在利用挡板部件S1、S2塞住开口B1、B2的状态下，驱动风扇16。基于此，能够使框体B内的空气循环。此处，已知电力转换器15的发热量大。因此，通过使框体B内的空气循环，从而在高压电池11的自身发热以外，也能够利用来自电力转换器15的热，对高压电池11进行加温(第6功能)。
在这样的电池组10中，电池组ECU13控制风扇16的开关以及挡板部件S1、S2的开关，能够发挥第5功能和第6功能。
首先，电池组ECU13从电池监控传感器14输入温度信号。接着，电池组ECU13判断高压电池11的温度是否为预定温度以上，在判定为预定温度以上的情况下，打开挡板部件S1、S2，并使风扇16开启。基于此，将外部空气收进，对高压电池11进行冷却(第5功能)。
另一方面，在判定高压电池11的温度不是预定温度以上的情况下，电池组ECU13判断是否为低于预定温度的特定温度以下，在判定为特定温度以下的情况下，关闭挡板部件S1、S2，使风扇16开启。基于此，使框体B内的空气循环，对高压电池11进行加温(第6功能)。
这样，根据第2实施方式涉及的电池组10以及车辆用电源系统1，能够得到与第1实施方式相同的效果。
而且，根据第2实施方式，在框体B中，在将高压电池11的设置位置和电力转换器15设置位置连结的方向的两端侧的壁部W1、W2形成有开口B1、B2，并在框体B内的靠近高压电池11这一侧的开口B1与高压电池11之间具备风扇16，因此，能够使风穿过两端侧的壁部W1、W2的开口B1、B2，从高压电池11侧向电力转换器15侧流通，能够进行框体内部件的冷却。而且，风扇16被设置在靠近高压电池11这一侧的开口B1与高压电池11之间，因此，优先地冷却不耐热的高压电池11，并能够更高效地冷却框体内部件。
另外，还具备将在框体B的两端侧的壁部W1、W2形成的开口B1、B2覆盖或敞开的挡板部件S1、S2，因此，在利用挡板部件S1、S2覆盖了开口B1、B2的情况下，能够利用风扇16使框体B内的空气循环。基于此，能够将发热量大的电力转换器15的热移送到高压电池11侧，能够在高压电池11过冷的环境下对高压电池11进行加温，进行效率更良好的电池驱动。
以上，虽然根据实施方式，对本发明进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行变更，也可以在可能的范围内适当地组合其他技术。
例如，在上述实施方式中，虽然电池组ECU13由1个微型计算机构成，但是不限于此，也可以由2个以上微型计算机构成。
而且，虽然在上述实施方式中，在电池组10内具备开关组件12，但是不限于此，也可以在电池组10的外侧设有开关组件12。

Claims (7)

1.一种电池组，其特征在于，
具备：
高压电池，其将多个单元电池连接而成；
降压电路，其存在于所述高压电池与负载之间，对来自所述高压电池的电压进行降压；
控制部，其执行降压控制，所述降压控制用于利用所述降压电路进行降压；以及
框体，其收纳所述高压电池、所述降压电路以及所述控制部。
2.根据权利要求1所述的电池组，其特征在于，
在所述框体内还具备用于检测所述高压电池的电压和温度中的至少一者的传感器，
所述控制部根据来自所述传感器的信号，监控所述高压电池，并且根据来自所述传感器的信号，调整所述降压控制。
3.根据权利要求1或2所述的电池组，其特征在于，
在所述框体内还具备开关组件，所述开关组件存在于所述高压电池与所述负载之间，并使所述高压电池与所述负载电气地导通或切断，
所述控制部执行驱动控制，所述驱动控制用于利用所述开关组件进行导通或切断。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电池组，其特征在于，
所述控制部由1个微型计算机构成。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电池组，其特征在于，
在所述框体内还具备能够送风的风扇，
所述框体在将所述高压电池的设置位置和所述降压电路的设置位置连结的方向的两端侧的壁部形成有开口，
所述风扇被设置在所述框体内的靠近所述高压电池这一侧的开口与所述高压电池之间，并朝向另一个开口侧送风。
6.根据权利要求5所述的电池组，其特征在于，
所述电池组还具备将在所述框体的所述两端侧的所述壁部形成的开口覆盖或敞开的挡板部件。
7.一种车辆用电源系统，其特征在于，
具备：
权利要求3或4所述的电池组；以及
电源系统控制部，其向所述电池组内的所述控制部，至少发送所述开关组件应成为导通状态或者应成为切断状态的信号。
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