CN109274140A - 电池监视装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够简化控制的电池监视装置。电池监视装置(1)包括放电电路(20)、电压检测部(10)、CPU(40)。放电电路(20)具有多个电阻(21a)与FET(21b)的串联电路(21)。放电电路(20)相对于多个电池单元(101)分别单独并联连接有串联电路(21)，利用FET(21b)使多个电池单元(101)单独放电。电压检测部(10)单独检测多个电池单元(101)的单元电压。CPU(40)基于由电压检测部(10)检测的多个电池单元(101)的各个单元电压使放电对象的电池单元(101)放电，并均匀地调整多个电池单元(101)的充电量。此时，CPU(40)根据由电压检测部(10)检测的放电对象的电池单元(101)的单元电压来变更控制FET(21b)的占空比，从而使放电对象的电池单元(101)以预先决定的基准电流放电。

Description

电池监视装置
技术领域
本发明涉及电池监视装置。
背景技术
以往，有的情况下电池模块包括：多个电池单元电串联连接的电池单元集合体；均匀地调整电池单元集合体的各电池单元的充电量的电池监视装置。电池监视装置例如包括：检测各电池单元的单元电压的电压检测部；使各电池单元放电的放电电路；检测放电电路的温度的温度检测部(例如专利文献1)。电池监视装置基于由电压检测部检测的检测单元电压以及由温度检测部检测的检测温度来控制放电电路，均匀地调整各电池单元的充电量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-115100号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
然而，以往的电池监视装置由于基于检测单元电压和检测温度来控制放电电路，因此，均匀地调整各电池单元的充电量的控制有变得复杂的倾向。
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够简化控制的电池监视装置。
用于解决问题的方案
为解决上述问题，达到目的，本发明所涉及的电池监视装置的特征在于，包括：放电电路，具有多个由电阻和开关元件构成的串联电路，所述串联电路对于串联连接的多个电池单元分别单独并联连接，利用所述开关元件使所述多个电池单元单独放电；电压检测部，单独检测所述多个电池单元的单元电压；控制部，基于由所述电压检测部检测的所述多个电池单元的各个单元电压，使放电对象的所述电池单元放电，并均匀地调整所述多个电池单元的充电量，所述控制部根据由所述电压检测部检测的所述放电对象的电池单元的单元电压来变更控制所述开关元件的占空比，从而使所述放电对象的电池单元以预先决定的基准电流放电。
另外，在所述电池监视装置中，优选的是所述基准电流基于所述放电电路能容许的发热量来决定。
另外，在所述电池监视装置中，优选的是所述控制部在所述放电对象的电池单元的单元电压相对高的情况下，相对降低所述占空比；在所述放电对象的电池单元的单元电压相对低的情况下，相对提高所述占空比。
发明的效果
本发明所涉及的电池监视装置由于使放电对象的电池单元以预先决定的基准电流放电，从而均匀地调整多个电池单元的充电量，因此，能够简化控制。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的电池监视装置的构成例的电路图。
图2是示出实施方式所涉及的电池监视装置的控制例的图。
图3是示出实施方式所涉及的电池监视装置的动作例的流程图。
图4是示出参考例所涉及的电池监视装置的构成例的框图。
图5是示出参考例所涉及的RAM的正常性的确认方法的示意图。
图6是示出参考例所涉及的电池监视装置的动作例的流程图。
标记的说明
1：电池监视装置
101：电池单元
10：电压检测部
20：放电电路
21：串联电路
21a：电阻
21b：FET(开关元件)
40：CPU(控制部)
I：基准电流
具体实施方式
参照附图来详细说明本[具体实施方式](实施方式)本发明不限于下面的实施方式所记载的内容。另外，以下所记载的构成要素包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。并且，能够适当组合以下记载的构成。另外，在不脱离本发明的要点的范围内，能够对构成进行各种省略、替换或者变更。
[实施方式]
说明实施方式所涉及的电池监视装置1。电池监视装置1具有被动方式的单元平衡器功能，对于多个电池单元101电串联连接的电池单元集合体100(例如锂离子电池)均匀地调整各电池单元101的充电量。电池监视装置1包括：电压检测部10；放电电路20；输入I/F30；作为控制部的CPU40。
电压检测部10是单独检测多个电池单元101的单元电压的电路。电压检测部10例如包括多个电容器(未图示)，各电容器分别与各电池单元101并联连接。电压检测部10分别检测由各电池单元101蓄电在各电容器的电荷的电压即单元电压。电压检测部10与CPU40连接，将检测的各电池单元101的单元电压输出至CPU40。
放电电路20是单独放电各电池单元101的电路。放电电路20具有多个电阻21a和作为开关元件的FET21b串联连接的串联电路21。FET21b例如可考虑使用N沟道的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)，但不限于此。在放电电路20中，每个串联电路21与电池单元集合体100中的每个电池单元101分别并联连接。例如，放电电路20的各串联电路21的电阻21a的一端与各电池单元101的阳极端子连接，电阻21a的另一端与FET21b的漏极端子连接。另外，放电电路20的各串联电路21的FET21b的源极端子与各电池单元101的负极端子连接，FET21b的栅极端子与输入I/F30连接。放电电路20通过各串联电路21的栅极端子接通，使蓄电在各电池单元101的电荷流向电阻21a从而放电。另外，放电电路20通过断开各串联电路21的栅极端子，从而停止各电池单元101的放电。
输入I/F30与CPU40和放电电路20连接，将从CPU40输入的数据输出至放电电路20。输入I/F30例如将从CPU40输入的控制用的数据输出至放电电路20的各串联电路21的栅极端子。
CPU40是均匀地调整各电池单元101的充电量的电路。CPU40与电压检测部10和输入I/F30连接，基于由电压检测部10检测的各电池单元101的各个单元电压，经由输入I/F30控制各串联电路21的FET21b。此外，CPU40与未图示的储存部等电子电路连接。储存部储存控制放电电路20的占空比等。储存部例如将放电对象的电池单元101的单元电压与占空比预先建立对应地储存。CPU40例如基于与放电对象的电池单元101的单元电压相应的占空比，对各FET21b进行PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)控制。即，CPU40根据放电对象的电池单元101的单元电压，变更控制FET21b的占空比。CPU40例如在放电对象的电池单元101的单元电压相对高的情况下，相对降低占空比；在放电对象的电池单元101的单元电压相对低的情况下，相对提高占空比。具体而言，如图2所示，在单元电压为第1电压V1的情况下，CPU40以50％的占空比对FET21b进行PWM控制，在单元电压为比第1电压V1高的第2电压V2的情况下，以40％的占空比对FET21b进行PWM控制，在单元电压为比第2电压V2高的第3电压V3的情况下，以30％的占空比对FET21b进行PWM控制。CPU40通过这样根据放电对象的电池单元101的单元电压来变更占空比，使放电对象的电池单元101以预先决定的基准电流I进行放电。此处，基准电流I是基于放电电路20能容许的发热量来决定的。基准电流I例如是在利用放电电路20使电池单元101放电最大时间的情况下放电电路20的热量不会超过极限的电流，为了在短时间内放电，优选的是尽可能大的电流。利用该基准电流I，CPU40能够将放电电路20的温度上升抑制在预定的范围内，且能够在短时间内放电。此外，图2所示的比较电流Ire是作为比较例在将占空比固定的情况下，根据放电对象的电池单元101的单元电压而流动的电流。基准电流I由于根据放电对象的电池单元101的单元电压来变更占空比因此是一定的，但由于比较电流Ire的占空比是固定的，因此，根据放电对象的电池单元101的单元电压而变化。
接下来，参照图3说明电池监视装置1的动作例。电池监视装置1的CPU40判定是否启动单元平衡器(步骤S1)。CPU40例如判定由电压检测部10检测出的各电池单元101的单元电压中是否有预定的电位差。CPU40例如在各电池单元101的单元电压中有预定的电位差的情况下，启动单元平衡器；在各电池单元101的单元电压中没有预定的电位差的情况下，不启动单元平衡器。CPU40在各电池单元101的单元电压中有预定的电位差并启动单元平衡器的情况下(步骤S1；是)，决定占空比(步骤S2)。CPU40例如根据放电对象的电池单元101的单元电压来决定占空比。CPU40例如在放电对象的电池单元101的单元电压为第1电压V1的情况下将占空比决定为50％；在是比第1电压V1高的第2电压V2的情况下，将占空比决定为40％。接下来，CPU40基于决定的占空比，使放电对象的电池单元101放电(步骤S3)。CPU40例如将与放电对象的电池单元101连接的串联电路21的FET21b的栅极端子基于占空比进行PWM控制，从而以基准电流I使放电对象的电池单元101放电。CPU40在放电对象的电池单元101的单元电压与其他电池单元101的单元电压等同的情况下，结束放电对象的电池单元101的放电。此外，在上述步骤S1中，CPU40在各电池单元101的单元电压中没有预定的电位差的情况下(步骤S1；否)，再次判定在各电池单元101的单元电压中是否有预定的电位差。
如上所述，实施方式所涉及的电池监视装置1包括放电电路20、电压检测部10、CPU40。放电电路20具有多个电阻21a与FET21b的串联电路21。而且，放电电路20相对于串联连接的多个电池单元101分别单独并联连接有串联电路21，利用FET21b使多个电池单元101单独放电。电压检测部10单独检测多个电池单元101的单元电压。CPU40基于由电压检测部10检测的多个电池单元101的各个单元电压使放电对象的电池单元101放电，均匀地调整多个电池单元101的充电量。此时，CPU40根据由电压检测部10检测的放电对象的电池单元101的单元电压来变更控制FET21b的占空比，从而使放电对象的电池单元101以预先决定的基准电流I放电。
利用该构成，电池监视装置1由于以基准电流I使放电对象的电池单元101放电，因此，能够将放电电路20的温度上升抑制在预定的范围内。另外，电池监视装置1与现有技术同样，能够省略监视放电电路20等的温度的控制。其结果是，电池监视装置1能够将放电电路20的温度上升抑制在预定的范围内，而且能够简化均匀地调整各电池单元101的充电量的控制。另外，电池监视装置1由于与现有技术同样能够省略监视放电电路20等的温度的温度监视电路，因此，能够抑制大型化。另外，电池监视装置1由于以基准电流I放电，因此能够高精度地推定放电时间的结束。
在所述电池监视装置1中，基准电流I是基于放电电路20能容许的发热量来决定的。利用该构成，电池监视装置1能够可靠地将放电电路20的温度上升抑制在预定的范围内。
在所述电池监视装置1中，CPU40在放电对象的电池单元101的单元电压相对高的情况下，相对降低占空比，在放电对象的电池单元101的单元电压相对低的情况下，相对提高占空比。利用该构成，电池监视单元能够使放电对象的电池单元101以基准电流I放电。
[变形例]
接下来，说明实施方式的变形例。说明了占空比与放电对象的电池单元101的单元电压预先建立对应并储存在储存部的例子，但不限于此。占空比也可以基于放电对象的电池单元101的单元电压通过计算求出。
另外，说明了电池监视装置1是被动方式的单元平衡器功能的例子，但也能够适用于主动方式的单元平衡器功能。在主动方式的情况下，电池监视装置1例如将放电电流充电给其他电池单元101。
[参考例]
接下来，说明参考例。参考例所涉及的电池监视装置1A具有单元平衡器功能，对于多个电池单元101电串联连接的电池单元集合体100(例如锂离子电池)均匀地调整各电池单元101的充电量。电池监视装置1A例如在该电池监视装置1A使用开始时，作为起动处理确认RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)50的正常性。下面，详细说明电池监视装置1A。此外，参考例在与实施方式等同的构成要素标注相同的附图标记，省略其详细的说明。
电池监视装置1A如图4所示，包括电压检测部10、放电电路20、输入I/F30、CPU40、RAM50。RAM50是易失性存储器，例如，可考虑DRAM(Dynamic Random Access Memory，动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory，静态随机存取存储器)等，但不限于这些。RAM50如图5所示，在每个预定的数据区51(例如8位的数据区)分配地址。RAM50通过指定地址来特定数据区51。
CPU40与RAM50连接，从RAM50读出数据，或者向RAM50写入数据。CPU40例如通过指定地址，从而读出指定的地址的数据区51的数据，或者向指定的地址的数据区51写入数据。
CPU40例如在电池监视装置1A使用开始时作为起动处理，确认RAM50的各数据区51的正常性。CPU40将预先设定的初始化数据(例如0xFF)写入到RAM50的最下位的地址即第0地址(RAM[0])的数据区51。接下来，CPU40对于第0地址的下面的地址即第1地址(RAM[1])的数据区51，写入第0地址(RAM[0])的数据区51的数据。接下来，CPU40对于第1地址的下面的地址即第2地址(RAM[2])的数据区51，写入第1地址(RAM[1])的数据区51的数据。CPU40将该处理对于直到最上位的地址即第N地址(RAM[N])的数据区51的全部RAM区域进行。然后，CPU40比较写入到第N地址(RAM[N])的数据区51的数据与初始化数据(例如0xFF)。CPU40在第N地址(RAM[N])的数据区51的数据(读入数据)与初始化数据(例如0xFF)一致的情况下，判定为RAM50正常。另外，CPU40在第N地址(RAM[N])的数据区51的数据(读入数据)与初始化数据(例如0xFF)不一致的情况下，判定为RAM50异常。CPU40基于RAM50的判定结果，告知正常或者异常。
接下来，参照图6说明电池监视装置1A的动作例。电池监视装置1A的CPU40判定电源是否已接通(步骤T1)。在已接通电源的情况下(步骤T1；是)，CPU40向RAM50的最下位的地址的数据区51写入初始化数据(步骤T2)。CPU40例如在最下位的地址即第0地址(RAM[0])的数据区51写入初始化数据(例如0xFF)。接下来，CPU40在下面的地址的数据区51写入前1个地址的数据区51的数据(步骤T3)。CPU40例如对于第0地址的下面的地址即第1地址(RAM[1])的数据区51，写入第0地址(RAM[0])的数据区51的数据。接下来，CPU40判定在数据区51写入数据的处理是否结束(步骤T4)。CPU40例如在最上位的地址即第N地址(RAM[N])的数据区51写入了数据的情况下，结束数据写入处理。CPU40在判定为向数据区51写入数据处理结束的情况下(步骤T4；是)，判定RAM50是否正常(步骤T5)。CPU40例如在第N地址(RAM[N])的数据区51的数据与初始化数据(例如0xFF)一致的情况下，判定为RAM50正常。CPU40在RAM50正常的情况下(步骤T5；是)，告知正常(步骤T6)。另一方面，CPU40例如在第N地址(RAM[N])的数据区51的数据与初始化数据(例如0xFF)不一致的情况下，判定为RAM50异常。CPU40在RAM50异常的情况下(步骤T5；否)，告知异常(步骤T7)。此外，在所述步骤T1中，CPU40在电源断开的情况下(步骤T1；否)，等待直到电源被接通。另外，在上述步骤T4，CPU40判定为向数据区51写入数据的处理未结束的情况下(步骤T4；否)，返回步骤T3，在下面的地址的数据区51写入前1个之地址的数据区51的数据。
如上所述，参考例所涉及的电池监视装置1A包含多个数据区51而构成，包括在每个数据区51分配地址的RAM50；控制RAM50的CPU40。CPU40在向最初(最下位)的地址的数据区51写入预先决定的初始化数据后，依据地址的顺序，将写入1个之前的地址的数据区51的数据写入到下面的地址的数据区51。然后，CPU40在写入到最后(最上位)的地址的数据区51的数据与初始化数据一致的情况下判定为RAM50正常；在写入到最后的地址的数据区51的数据与初始化数据不一致的情况下判定为RAM50异常。
通过该构成，与将初始化数据统一写入到所有的数据区51，并确认初始化数据是否正常写入到各数据区51的现有技术相比较，电池监视装置1A能够削减计算量。即，电池监视装置1A与现有技术不同，不需要对写入到所有数据区51的数据进行确认，而只确认写入到最后的地址的数据区51的数据即可，因此，能够大幅削减确认处理的计算量。
此外，在参考例中，虽然说明了适用于电池监视装置1A的RAM50的例子，但不限于此，也可以适用于搭载在车辆的仪表设备等装置的RAM。

Claims (3)

1.一种电池监视装置，其特征在于，包括：
放电电路，具有多个由电阻和开关元件构成的串联电路，所述串联电路对于串联连接的多个电池单元分别单独并联连接，利用所述开关元件使所述多个电池单元单独放电；
电压检测部，单独检测所述多个电池单元的单元电压；以及
控制部，基于由所述电压检测部检测的所述多个电池单元的各个单元电压，使放电对象的所述电池单元放电，并均匀地调整所述多个电池单元的充电量，
所述控制部根据由所述电压检测部检测的所述放电对象的电池单元的单元电压来变更控制所述开关元件的占空比，从而使所述放电对象的电池单元以预先决定的基准电流放电。
2.如权利要求1所述的电池监视装置，
所述基准电流是基于所述放电电路能容许的发热量来决定的。
3.如权利要求1或2所述的电池监视装置，
所述控制部在所述放电对象的电池单元的单元电压相对高的情况下，相对降低所述占空比；在所述放电对象的电池单元的单元电压相对低的情况下，相对提高所述占空比。
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