CN110010983A - 电池监控装置 - Google Patents

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Abstract

使电池监控装置得到高的冷却效率。电池监控装置具备监控控制部(10)，其对多个电池单元(101)排列而成的电池模块(100)的每个电池单元的电池状态进行监控，并基于该监控的监控结果来对各个电池单元进行控制，监控控制部具有随着通电而发热的发热源(13b)，发热源设置于与从相邻的电池单元之间的间隙(G)流出的空气(A)接触的位置。例如，发热源与流出口(100b)对置设置，该流出口使相邻的电池单元之间的间隙的空气流出。

Description

电池监控装置
技术领域
本发明涉及一种电池监控装置。
背景技术
以往，在电动车、混合动力车等车辆中搭载有电池模块，该电池模块用于向成为车辆驱动源的旋转机进行供电、再生电力的充电等。该电池模块是将分别具有正负电极端子的多个电池单元排列而成的装置，且相邻的电池单元的电极端子彼此用导电部件电连接。在这种电池模块中，随着充放电的反复进行等，存在电池单元之间电池容量出现差别的可能性。然而，在电池模块中，通过消除该电池单元之间的电池容量的差别，而能够实现高输出化、输出的稳定化以及电池寿命的提高等。因此，在电池模块中连接有电池监控装置，该电池监视装置对各个电池单元的电池状态(电压、电流、温度等)进行监控。关于电池监控装置，例如在下述的专利文献1和2中被公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2015/029544号
专利文献2：日本特开2007-288883号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在电池监控装置中，电池监控用集成电路(所谓电池监控IC)、各种各样的元件(电阻、电容等)被安装在电路基板上，而且这些元件随着通电会发热而成为热源。例如，在上述专利文献2中，公开了如下技术：基于电池监控装置的监控结果将各个电池单元的电池容量均等化。该技术中，通过在每个电池单元设置放电电阻，并对电池容量大的电池单元的放电电阻通电，从而消耗该电池单元的电池容量。该技术中，该放电电阻成为发热源，然而，在空气的流路中，在该放电电阻的上游处设置有别的发热源。因此，在以往的技术中，存在提高发热源的冷却效率的余地。
因此，本发明的目的在于提供一种冷却效率高的电池监控装置。
用于解决问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明的特征在于，具备：监控控制部，其对多个电池单元排列而成的电池模块的每个所述电池单元的电池状态进行监控，并基于该监控的监控结果来对各个所述电池单元进行控制，所述监控控制部具有随着通电而发热的发热源，所述发热源设置于与从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气接触的位置。
此处，优选为，所述发热源与流出口对置设置，所述流出口使相邻的所述电池单元之间的间隙的空气流出。
另外，优选为设置有引导部，所述引导部将从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气引导至所述发热源。
另外，优选为具备容纳所述监控控制部的容纳部件，所述容纳部件具有插入于所述发热源和所述电池模块之间的壁体，所述壁体具有空气导入孔，所述空气导入孔使从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气流入所述容纳部件的容纳室。
另外，优选为所述容纳部件具有排出孔，所述排出孔将与所述发热源接触并通过的所述容纳室的空气排出到所述容纳室的外部。
另外，优选为，所述监控控制部以每个所述电池单元的放电电阻来作为所述发热源，通过基于所述监控结果来对成为放电对象的所述电池单元的所述放电电阻通电，从而使全部的所述电池单元的电池容量均等化。
发明效果
本发明所涉及的电池监控装置，通过将流过电池单元之间的间隙的空气吹到发热源，从而能够将该发热源的发热量压制得较低，因此作为结果，能够实现发热源、该发热源周围的冷却。因此，该电池监控装置能够得到对发热源、该发热源周围的高冷却效率。
附图说明
图1是将实施方式的电池监控装置与电池模块一起示出的立体图。
图2是图1的X-X线剖视图，且是将电池装置的一部分放大显示的图。
图3是示出实施方式的电池监控装置的立体图。
图4是示出实施方式的电池监控装置的分解立体图。
图5是从别的角度观察实施方式的电池监控装置的分解立体图。
图6是示出监控控制部的俯视图。
图7是示出电池单元间的空气的流路的一例的图。
图8是示出电池单元间的空气的流路的其他例的图。
图9是示出电池单元间的空气的流路的其他例的图。
符号说明
1 电池监控装置
10 监控控制部
12 电池监控部
12a 电池监控用集成电路(发热源)
13 电池控制部
13a 电池控制用集成电路(发热源)
13b 放电电阻(发热源)
20 容纳部件
20a 容纳室
20b 排出孔
23 壁体
23a 空气导入孔
30 引导部
100 电池模块
100b 流出口
101 电池单元
A 空气
G 间隙
具体实施方式
以下，基于附图来详细地说明本发明所涉及的电池监控装置的实施方式。此外，并不通过该实施方式来限定该发明。
[实施方式]
基于图1至图9来说明本发明所涉及的电池监控装置的1个实施方式。
图1至图5的符号1示出本实施方式的电池监控装置。另外，图1和图2的符号100示出成为该电池监控装置1的适用对象的电池模块。此处，首先对电池模块100进行说明。
电池模块100具备被互相隔开间隙地排列的多个电池单元101(图1和图2)。电池单元101具备单元主体102和在单元主体102的任意位置向外侧露出的2个电极端子103。该例所示的单元主体102被形成为长方体形状。电池模块100由各个电池单元101形成为长方体。另外，各个电极端子103中的一个成为正极，另一个成为负极。在该电池模块100中，以将各个电池单元101的任意一个电极端子103排列成一列且将另一个电极端子103也排列成一列的状态，来将各个电池单元101连接并排列。因此，该电池模块100被形成有两组排列成一列的多个电池端子103(电极端子组)。在该例所示中，在长方体形状的电池模块100的1个表面设置有各个电极端子组。
在一个电极端子组中，在每个成对的相邻的2个电极端子103的组合，用导电部件将该2个电极端子103电连接，并将排列方向上的一端的电池单元101的一个电极端子103空余。另外，在另一个电极端子组中，在每个成对的相邻的2个电极端子103的组合，用导电部件将该2个电极端子103电连接，并将排列方向上的另一端的电池单元101的另一个电极端子103空余。在电池模块100中，该被空余的2个电极端子103中的一个成为所谓总正极，其中另一个成为所谓总负极。
该电池模块100被搭载于电动车、混合动力车等车辆中。该例示的电池模块100将设置有2个电极端子组的表面朝向车辆上方来安装在车辆上。在该电池模块100中，为了保持电池单元101的排列状态，各个电池单元101被保持部件(省略图示)聚拢在一起并保持。
在被如此构成的电池模块100中，如前所示，由于随着充放电的重复等而在电池单元101之间产生了电池容量差，因此寻求消除该电池容量差。电池监控装置1承担消除该电池容量差。接着，进行电池监控装置1的说明。
电池监控装置1具备监控控制部10(图1至图6)，该监控控制部10具有监控每个电池单元101的电池状态(电压、电流、温度等)的电池监控功能和基于该监控结果来控制各个电池单元101的电池控制功能。另外，该电池监控装置1具备容纳该监控控制部10的容纳部件20(图1至图5)。
监控控制部10具备矩形的电路基板11(图2至图6)。而且，该监控控制部10具备实现电池监控功能的电池监控部12(图2至图4)和实现电池控制功能的电池控制部13(图2至图6)。该电池监控部12和电池控制部13安装在电路基板11。
电池监控部12是由在该技术领域公知的结构所构成，例如，电池监控部12具备承担电池监控的控制的电池监控用集成电路(电池监控IC)12a(图2至图4)、电阻、电容等各种元件(省略图示)。
该电池监控部12例如对每个电池单元101测量电池容量(电压)、电流值、温度等，并将该测量结果作为监控结果送到电池控制部13。在该电池监控部12中，由于对电池监控用集成电路12a、元件等通电，因而这些元件发热。虽然该电池监控用集成电路12a、元件等存在发热量的差别，但是随着通电都能够成为发热的发热源。
电池控制部13是由在该技术领域公知的结构所构成，例如，电池控制部13具备承担每个电池单元101的控制的电池控制用集成电路(电池控制IC)13a(图3以及图4)、放电电阻13b(图2、图5以及图6)等各种元件。在该电池控制部13中也是，虽然该电池控制用集成电路13a、元件等存在发热量的差别，但是随着通电都能够成为发热的发热源。
电池控制用集成电路13a例如基于从电池监控部12接收到的监控结果来把握各个电池单元101的电池容量。该电池控制用集成电路13a例如以电池容量最少的电池单元101为基准来计算成为该基准的电池单元101的电池容量(基准电池容量)和其余的电池单元101的电池容量的差值。电池控制用集成电路13a将相对于基准电池容量产生有预定的阈值以上的差值的电池单元101作为控制对象进行选择，并与电池容量相对于基准电池容量的差量信息一起临时储存在储存装置(省略图示)中。
此处，放电电阻13b在每个电池单元101处设置。而且，该放电电阻13b对于成为连接对象的电池单元101的电极端子103，以能够消耗该电池单元101的电池容量的方式来电连接。电池控制用集成电路13a对选作控制对象(放电对象)的电池单元101的放电电阻13b通电，使该电池单元101的电池容量仅消耗掉相对于基准电池容量的电池容量的差量部分。电池控制用集成电路13a通过将全部控制对象的电池单元101的电池容量减少，从而实现全部电池单元101的电池容量的均等化。
然而，该监控控制部10具有随着通电而发热的发热源。发热源的热根据其发热量有可能使其自身的功能和耐久性降低。另外，由于该监控控制部10被容纳在容纳部件20的容纳室20a(图2至图4)中，所以发热源的热量使容纳室20a的室内的温度上升，从而有可能使发热源的周围的部件(也包含别的发热源)的功能、耐久性降低。
此处，在电池模块100中，例如为了各电池单元101的冷却，而使空气A流入相邻的电池单元101之间的间隙G，并使该流入的空气A从间隙G流出(图2以及图7至图9)。在电池模块100中，空气A相对于该间隙G流入、流出的流入口100a和流出口100b设置在什么样的位置都可以。图7至图9示出该空气A的流路的一例。图7示出如下情况：使空气A从下侧(该例所示中为车辆下侧)的流入口100a流入间隙G，并使该间隙G的空气A从上侧(该例所示中为车辆上侧)的流出口100b流出。图8示出如下情况：使空气A从对置的2个侧面侧(该例所示中为车辆侧面侧)的流入口100a流入间隙G，并使该间隙G的空气A从上侧(车辆上侧)的流出口100b流出。图9示出如下情况：使空气A从一个侧面侧(车辆侧面侧)的流入口100a流入间隙G，并使该间隙G的空气A从另一个侧面侧(车辆侧面侧)的流出口100b流出。在该例所示中，以在设置有电极端子103的上侧(车辆上侧)处设置空气A的流出口100b的结构进行说明(图2)。
该电池监控装置1利用从该相邻的电池单元101之间的间隙G流出的空气A来进行监控控制部10的发热源的冷却。因此，该发热源配置在与从该间隙G流出的空气A接触的位置。即，发热源配置于从间隙G流出的空气A的流路上。因此，在该电池监控装置1中，在发热源与电池模块100的设置有流出口100b的表面之间、且在从间隙G流出的空气A的流路上，不存在其他的部件。
在该电池监控装置1中，虽然监控控制部10具有多个发热源，但是不一定需要将全部的发热源都作为冷却对象。另外，在该电池监控装置1中，只要将从电池模块100的多个间隙G内的至少一个间隙流出的空气A用于发热源的冷却即可。例如，在该例所示的监控控制部10中，也是发热源的放电电阻13b与其他的发热源相比，通电所伴随的发热量高。因此，在此，构成为实现放电电阻13b的冷却的结构。另外，在此，构成为利用从电池模块100的1个间隙G流出的空气A来将全部的放电电阻13b冷却的结构。
作为发热源的放电电阻13b优选为与流出口100b对置设置。由此，在该电池监控装置1中，从流出口100b流出的空气A容易到达放电电阻13b，因此冷却效率变高。进一步，在该电池监控装置1中，能够在从流出口100b流出的空气A的温度因环境温度而上升之前或者在将该空气A的温度上升抑制得较低的状态下，使该空气A到达放电电阻13b，因此，从这点来看也使冷却效率变高。只要与该流出口100b对置设置，各个放电电阻13b以什么样的形式设置都可以。例如，此处，将全部的放电电阻13b沿着流出口100b排成一列。另外，各个放电电阻13b可以沿着流出口100b排成多列，也可以将相邻设置的放电电阻13b彼此交错且蜿蜒排列。
另外，在该电池监控装置1中，也可以设置引导部30(图2以及图4)，该引导部30将从间隙G流出的空气A引导至作为发热源的放电电阻13b。由此，在该电池监控装置1中，能够抑制从流出口100b流出的空气A的向周围的扩散，且能够将该空气A引导至放电电阻13b，因此冷却效率变高。例如在放电电阻13b与流出口100b对置设置的情况下，从流出口100b流出的空气A向周围的扩散被抑制，且空气A以最短路径被引导至放电电阻13b。因此，在该情况下，能够得到最好的冷却效率。另外，例如即使在放电电阻13b不与流出口100b对置设置的情况下，从流出口100b流出的空气A向周围的扩散也被抑制，且空气A被引导至放电电阻13b。由此，该电池监控装置1即使由于布局等关系而不能将放电电阻13b与流出口100b对置设置，也能够提高冷却效率。进而，该电池监控装置1即使不能使从间隙G流出的空气A与放电电阻13b直接接触，也能够通过引导部30来形成空气A流向放电电阻13b的流路，因此能够提高冷却效率。在该例所示中，将该引导部30设置在容纳部件20。
此处，在该电池监控装置1中，监控控制部10被容纳在容纳部件20的容纳室20a中。该容纳部件20由合成树脂等绝缘性材料来成形。该例所示的容纳部件20具备容纳体21和盖体22(图2至图5)。容纳体21具有矩形的壁体23(图2至图5)和从该壁体23的4个边分别垂直设置的立壁体24、25、26、27(图3以及图4)。在容纳部件20中，由该壁体23和立壁体24、25、26、27所围成的长方体形状的空间成为容纳室20。盖体22被成形为矩形的平板状以封闭该容纳室20的矩形的开口。
在该电池监控装置1中，在作为发热源的放电电阻13b与电池模块100的设置有流出口100b的表面之间，且在从间隙G流出的空气A的流路上，存在有容纳部件20的壁体23。因此，在该壁体23形成有使从间隙G流出的空气A流入到容纳室20a的空气导入孔23a(图2、图4以及图5)。该空气导入孔23a设置在从间隙G流出的空气A的流路上。在此，将该空气导入孔23a与流出口100b对置设置。
该情况下，优选为放电电阻13b通过与空气导入孔23a对置设置，从而在结果上与流出口100b对置设置。采取这样的设置时，优选为以与全部的放电电阻13b对置设置的大小来形成空气导入孔23a。另外，即使在该电池监控装置1采取这样的设置时，也可以通过设置先前的引导部30，从而实现冷却效率的进一步提高。该引导部30从空气导入孔23a的周缘向着容纳室20a竖立设置(图4)。此处，从与空气导入孔23a对置设置的2个纵向的边缘部分别竖立设置矩形的壁体，并将该2个壁体作为引导部30来使用。此外，只要设置有引导部30，则放电电阻13b也可以不与空气导入口23a对置设置。
该电池监控装置1通过这样将空气A导入容纳室20a，实现了冷却效率的提高，但是若空气A从容纳室20a的排出不畅，则难以向容纳室20a导入新的气体。因此，优选为在容纳部件20形成有排出孔20b，该排出孔20b将与作为发热源的放电电阻13b接触并通过的容纳室20a的空气A排出到容纳室20a的外部(图2至图5)。由此，在该电池监控装置1中，容纳室20a的空气A从排出孔20b排出，并且新的空气A从空气导入孔23a流入，因此能够抑制空气A在容纳室20a的滞留所伴随的冷却效率的降低。
在该例所示中，在对置设置的立壁体24、25处各设置有两个排出孔20b(图3和图4)。例如，在该容纳部件20形成有用于将与监控控制部10连接的电线(省略图示)向容纳室20a的外部引出的孔。此处，将该孔作为排出孔20b使用。
该排出口20b在容纳室20a中被设置为比电路基板11更靠盖体22侧。另一方面，放电电阻13b在容纳室20a中被设置为比电路基板11更靠壁体23侧。因此，在该例所示的容纳室20a中，与放电电阻13b接触后的空气A变得难以到达排出口20b。因此，在该例所示的电路基板11中，形成有通孔11a，该通孔11a用于将与放电电阻13b接触后的空气A导出到盖体22侧。该通孔11a在与放电电阻13b接触后的空气A的流路上形成。此处，将该通孔11a形成在放电电阻13b的附近的多个位置。该例所示中，将由多个矩形的通孔11a组成的通孔组形成为排成2列，且在该通孔组之间设置有全部的放电电阻13b。由此，在容纳室20a中，与各个放电电阻13b接触后的空气A容易被引导至各个通孔11a，因此该空气A通过各个通孔11a而被引导至比电路基板11更靠盖体22侧。被引导至比电路基板11更靠盖体22侧的空气A通过各个排出孔20b而被排出到容纳室20a的外部。如此，在该电池监控装置1中，由于能够抑制与放电电阻13b接触后的空气A在容纳室20a中的滞留，所以能够提高排出孔20b所带来的对冷却效率降低的抑制效果。
然而，在电池模块100中，电池单元101本身也发热而具有热量。因此，在电池模块100中，即使在存在于多个位置的间隙G之中，在电池单元101的排列方向的中间侧环境温度较高，在端部侧环境温度较低。因此，优选为，在全部的间隙G内，靠近电池单元101的排列方向上的端部侧的间隙G来设置(进一步优选为对置设置)作为发热源的放电电阻13b。由此，在该电池监控装置1中，即使在全部的间隙G的空气A中，也能够将温度更低的空气A向着放电电阻13b引导，从而能够得到更高的冷却效率。
如以上所示，本实施方式的电池监控装置1通过使流过电池单元101间的间隙G的空气A与发热源接触，从而能够将该发热源的发热量控制得较低，因此作为结果，能够实现发热源、该发热源周围的冷却。因此，该电池监控装置1能够得到对发热源、该发热源周围的高的冷却效率。进一步，为了实现这样的结构，该电池监控装置1不需要准备新的部件，另外，不会导致相对于以往结构的体型的大型化。由此，该电池监控装置1能够抑制体型的大型化，同时能够得到高的冷却效率。
此外，本实施方式的容纳部件20以将监控控制部10整体地包围的结构为例进行展示。然而，容纳部件也可以是监控控制部10和电池模块100之间不存在壁体的结构(即，如从先前的容纳部件20中省去壁体23的结构)。本实施方式的电池监控装置1即使采用这样的容纳部件，也能够得到与先前例子所示的同样的效果。

Claims (6)

1.一种电池监控装置，其特征在于，
具备：监控控制部，其对多个电池单元排列而成的电池模块的每个所述电池单元的电池状态进行监控，并基于该监控的监控结果来对各个所述电池单元进行控制，
所示监控控制部具有随着通电而发热的发热源，
所述发热源设置于与从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气接触的位置。
2.如权利要求1所述的电池监控装置，其特征在于，
所述发热源与使相邻的所述电池单元之间的间隙的空气流出的流出口对置设置。
3.如权利要求1或2所述的电池监控装置，其特征在于，
设置有引导部，所述引导部将从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气引导至所述发热源。
4.如权利要求1、2或3所述的电池监控装置，其特征在于，
具备容纳所述监控控制部的容纳部件，
所述容纳部件具有存在于所述发热源和所述电池模块之间的壁体，
所述壁体具有空气导入孔，所述空气导入孔使从相邻的所述电池单元之间的间隙流出的空气流入所述容纳部件的容纳室。
5.如权利要求4所述的电池监控装置，其特征在于，
所述容纳部件具有排出孔，所述排出孔将与所述发热源接触并通过的所述容纳室的空气排出到所述容纳室的外部。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电池监控装置，其特征在于，
所述监控控制部以每个所述电池单元的放电电阻来作为所述发热源，通过基于所述监控结果来对成为放电对象的所述电池单元的所述放电电阻通电，从而使全部的所述电池单元的电池容量均等化。
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