CN110024210A - 电池控制装置 - Google Patents

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CN110024210A CN201780057132.XA CN201780057132A CN110024210A CN 110024210 A CN110024210 A CN 110024210A CN 201780057132 A CN201780057132 A CN 201780057132A CN 110024210 A CN110024210 A CN 110024210A
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Abstract

本发明目的在于，提供一种去除电流传感器而在整体上小型化而成的电池包。为了解决上述课题，在本发明的电池包中，构成为具备：电池组，其将多个电池单元(锂离子电池11、12)串联连接而成；电阻体(母线20)，其串联连接于电池组；电压检测线(电压检测线101至104)，其配置于电池单元(锂离子电池11、12)和电阻体(母线20)的两端；以及电池控制器，其与电压检测线(电压检测线101至104)连接，与电池单元(锂离子电池11、12)邻接的一条电压检测线(电压检测线101至104)具有分支而与电池控制器连接的端子。

Description

电池控制装置
技术领域
本发明涉及一种能够对电池与逆变器之间的电流进行测量控制的电池控制装置。
背景技术
在电动汽车以及混合动力型汽车中，使用将组电池进一步地串联或者串并联连接多个而成的电池模块，所述组电池是串联或者串并联连接多个锂单电池等二次电池单元(单电池)而成的。另外，将串联或者串并联连接多个该电池模块而成的装置与控制这些电池模块的电池控制装置一起用作蓄电装置。
通常，由于在这些蓄电装置与用于驱动马达的逆变器控制装置之间供给电力，，所以具备电流传感器。关于电流传感器，还存在将磁性体芯配置于电流路径并且使用将在芯处产生的磁场的强度转换成电压的霍尔元件来进行测量的方法、对串联配置于电流路径的电阻体的两端电压进行测量的例子。
一般来说，在搭载有锂离子电池的车辆中，为了安全使用锂离子电池，具备防止过充电、过放电的系统，但近年来，如以ISO26262标准为代表的那样，对车辆的安全的要求进一步提高。
在搭载有锂离子电池的车辆中，做成除了测量相对于电池流过的充电以及放电的电流之外还诊断电流的准确度的系统构成。
作为与本技术领域关联的技术，例如存在专利文献1。在该专利文献中，记载了车辆侧的控制装置与电池控制装置之间流通的电流的测量方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2005－150079号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
以往，在流入电池的电流的测量中，具备2个电流传感器，通过2个电流传感器之间的差异来诊断电流传感器的故障。
但是，关于2个电流传感器，采取在1个磁性体芯的空隙中具备2个霍尔IC等的构成，但会大型化并压迫系统的配置空间。
另外，期望2个电流传感器由不同的架构构成，电源、进行测量的A/D转换器需要分离成2个系统。
在本发明中，为了解决上述问题，配备于电池控制装置内的电流传感器使用对电池电压进行测定的单元电压监视IC，由此，能够去除电流传感器而实现电池控制装置的小型化。
本发明的目的在于，通过单元电压监视IC来测量锂离子电池的电流。
解决技术问题的技术手段
为了解决上述课题，在本发明的电池包中，构成为具备：电池组，其将多个电池单元(锂离子电池11、12)串联连接而成；电阻体(母线20)，其串联连接于电池组；电压检测线(电压检测线101至104)，其配置于电池单元(锂离子电池11、12)和电阻体(母线20)的两端；以及电池控制器，其与电压检测线(电压检测线101至104)连接，与电池单元(锂离子电池11、12)邻接的一条电压检测线(电压检测线101至104)具有分支而与电池控制器连接的端子。
发明效果
根据本发明，通过控制锂离子电池的电池控制装置，具有能够不依靠电流传感器而进行电流测量的效果。
附图说明
图1是具备电流测量单元的电池控制装置的第一构成图的例子。
图2是单元电压检测线的故障诊断的一个例子。
图3是单元电压检测线的故障诊断的序列例。
图4是具备电流测量单元的锂离子电池阵列的构成图的例子。
图5是具备电流测量单元的电池控制装置的构成图的例子。
具体实施方式
下面，使用实施例的附图来进行说明。
《实施例1》
在本实施例中，说明将锂离子电池以及连接其端子之间的低电阻母线连接到电池控制装置而对流过锂离子电池的电流进行测量的方法。下面，对相同部件附加相同编号而省略说明。
图1是说明本实施例的锂离子电池的电流测量的图。低电阻母线20与锂离子电池11、12串联连接，其两端的电压通过单元电压检测线101至104经由连接器30连接到电池控制装置201。
低电阻母线20由于流过锂离子电池的电流而与电流成比例地产生电压降，正电流产生正电压，负电流产生负电压。
输入到连接器30的电压经由滤波电阻240至244而连接到单元电压监视IC。此时，对于单元电压监视IC的C1至C5端子之间分别配置滤波电容器260至263，去除施加到单元电压监视IC的噪声分量。
关于单元电压监视IC的连接，在C5与C4端子之间连接锂离子电池11，在C2与C1端子之间连接锂离子电池12。通过单元电压监视IC的连接，C3连接到锂离子电池12的负电压，关于输入到单元电压监视IC的C4与C3端子之间的电压，是对将锂离子电池12与低电阻母线20相加而得到的电压进行检测的电压从而来连接。这点是本发明的一个特征。
单元电压监视IC内的MUX220选择C5与C4之间的单元电压280，并依次选择接下来的C4与C3间的电压281、接下来的C3与C2之间的单元电压282、C2与C1之间的单元电压283，依次测量去往ADC230的端子之间的电压。
单元电压监视IC经由绝缘通信单元231，向MPU300依次转送电压信息。
MPU储存依次测量出的电压，单元电压281对单元12的电压和低电阻母线电压进行测量，由减法器303减去单元电压283。
减法器的计算值通过除法器304用ROM表格305的值来相除，能够通过运算来求出电流值310。此外，该情况下的低电阻母线20的电阻通过预先存储于ROM表格305中，能够计算电池电流。经由绝缘单元231而输入到MPU300的电压信息具有减法器303，该减法器303取得测定MPU300内的锂离子电池12的电压和低电阻母线20的电压之和(图1中的281之间的电压)的测定部302与测定锂离子电池12的电压的测定部301的差分。然后，从该减法器303输出的信息被输入到除法器304，除以从ROM表格305输出的低电阻母线20的电阻值，从而计算电流值。此外，在计算该电流值时，也可以基于电压的大小来校正。此时，优选设为以0V为中心在放电方向与充电方向上表示相同的举动的系数。
接下来，说明将锂离子电池11、12以及连接其端子之间的低电阻母线20连接到电池控制装置201来进行测量的单元电压检测线101至104的断线故障的诊断方法。下面，对相同部件附加相同编号而省略说明。
为了说明本断线诊断，根据图1，新从锂离子电池11的正电压经由容量调整电阻440而连接容量调整开关480，从锂离子电池11的负电压经由容量调整电阻441连接到该开关的另一方，进一步地，将容量调整滤波电容器461连接到容量调整开关480，而关于锂离子电池12，将容量调整电阻442、443、容量调整开关483、容量调整滤波电容器462追加到图中。
图2是说明本实施例的锂离子电池的电流测量的图。对锂离子电池11的电压进行测量的正电压的单元电压检测线101和负电压的单元电压检测线102、对锂离子电池12的电压进行测量的正电压的单元电压检测线103和负电压的单元电压检测线104使用电线而经由连接器30与电池控制装置201连接。
容量调整开关从MPU300经由绝缘通信单元231向单元电压监视I210发出指令。在对锂离子电池11的单元电压进行测量时，确认作为其测量单元的单元电压检测线101至104的各方导通。具有通过利用容量调整电阻使该锂离子电池11、12放电、从而使多个锂离子电池11、12之间容量均等化的功能。利用该容量调整开关480至483，对开关为ON时的单元电压280进行测量而检查单元电压检测线101至104的断线。在存在断线的情况下，单元电压成为低于通常的单元电压的电压。
图3是示出断线诊断的流程的图。首先，在步骤S800中开始断线诊断，在步骤S801中容量调整开关设为ON。接下来，在步骤S802中切换MUX220而从单元电压280起依次测定诊断用单元电压的值。经由绝缘通信单元231将测定结果送给MPU300。接下来，在步骤S803中将容量调整开关设为OFF，完成诊断用单元电压获取。之后，进入到步骤S804，进行运算用单元电压获取，同样地向MPU送出测定结果，进入到步骤S805，将所指定的容量调整开关设为ON，在步骤S806中等待规定时间，之后，在步骤S807中将所指定的容量调整开关设为OFF，在步骤S807中结束序列。另外，电池控制装置在动作中重复步骤S800至步骤S808的本序列而进行电池状态的监视。
在这里，在送来到MPU的诊断用单元电压值下降到一定的阈值以下的情况下，判定为单元电压检测线发生了断线，将异常通知给系统，本实施例的电流测量单元的测量值也检查异常以保护锂离子电池。
关于本发明，简单地进行总结。本发明的电池装置具备：电池组，其将多个电池单元(锂离子电池11、12)串联连接而成；电阻体(母线20)，其串联连接于电池组；电压检测线(电压检测线101至104)，其配置于电池单元(锂离子电池11、12)和电阻体(母线20)的两端；以及电池控制器，其与电压检测线(电压检测线101至104)连接，与电池单元(锂离子电池11、12)邻接的一条电压检测线(电压检测线101至104)具有分支而与电池控制器连接的端子。通过做成这样的结构，从而无需新设置电流传感器就能够测定流过锂离子电池的电流值。电流传感器的数量变少，所以，与以往相比，有助于实现与电流传感器相应的成本降低以及与电流传感器变少相应的电池包的体积降低。另外，在本发明中，做成在锂离子电池11和锂离子电池12之间配设低电阻母线20的结构。通过做成这样的结构，能够提高单元电压使用范围内的电流检测精度。
此外，在本发明中，也可以另行设置电流传感器。通过做成这样的构成，能够将电流检查设为双重系统，所以，能够提高所取得的电流值的可靠性，并且能够相互监视母线的故障以及电流传感器的故障。
另外，在本发明所记载的电池包中，电池控制器210优选与电池单元的电压检测同步地计算流过电阻体(母线20)的电流。通过做成这样的构成，在电池单元的电压检测和电阻体(母线20)电压检测中取得的电压值中偏差消失，所以，所取得的电流值的准确性提高。
此外，在本实施例中，用于电流测定的是母线，但也可以设置其他电阻体。在该情况下，不使用母线而使用配线电缆等。
《实施例2》
接下来，说明实施例2。与实施例1的不同点在于，在实施例1中，未规定锂离子电池11、12的形状，但在本实施例中，将锂离子电池的形状设为方形锂离子电池。
锂离子电池11～24通过单元间母线将正电压另一方的负电压接合到下一个正电压，14个单元串联连接。在该中途的锂离子电池17的负电压与锂离子电池18的正电压之间，用接合有锰铜等电阻体的低电阻母线908进行连接。在使用了锰铜的情况下，在锂离子二次电池11、12的使用电压范围内能够保证高精度，所以，比其他电阻体更优选。
从各单元间母线起通过单元电压检测线101至116而汇集到连接器30，从而连接到电池控制装置。
在图5中，在电路中示出图4的构成。图4的14个单元从串联连接而成的阵列状的构成变成连接到电池控制装置的构成。单元电压监视IC210的C8端子连接到锂离子电池17的正电压，对单元电压288输入因锂离子电池17和低电阻单元间母线的电流而在正负极电压降落而得到的电压的合计。之后的处理如上所述，是运算求出电流那样的构成。
简单地总结本发明的特征。在搭载有锂离子电池的车辆中，需要测量流过锂离子电池的电流并反馈给车辆控制，以避免锂离子电池成为过充电、过放电等危险的状态的方式进行控制。以往，将电流传感器配置于锂离子电池的电流路径来进行控制。电流传感器由搭载有磁性体芯和霍尔IC的电路基板构成，配置于电流路径的中途，所以，需要确保布局空间。在本发明中，将连接锂离子电池的母线中的某一条置换成包括电阻体的母线，使用单元电压监视IC的电压输入的测量系统来通过运算测量电流。
为了解决上述课题，在本发明的电池包中，具备：电池组，其将多个电池单元(锂离子电池11、12)串联连接而成；电阻体(母线20)，其串联连接于电池组；电压检测线(电压检测线101至104)，其配置于电池单元(锂离子电池11、12)和电阻体(母线20)的两端；以及电池控制器，其与电压检测线(电压检测线101至104)连接，与电池单元(锂离子电池11、12)邻接的一条电压检测线(电压检测线101至104)具有分支而与电池控制器连接的端子。通过做成这样的结构，从而无需新设置电流传感器就能够测定流过锂离子电池的电流值。电流传感器的数量变少，所以，与以往相比，有助于实现与电流传感器相应的成本降低以及与电流传感器变少相应的电池包的体积降低。另外，在本发明中，做成在锂离子电池11和锂离子电池12之间配设低电阻母线20的结构。通过做成这样的结构，能够提高单元电压使用范围内的电流检测精度。
另外，本发明的电池包做成还设置有电流传感器的构成。通过做成这样的构成，能够将电流检查设为双重系统，所以，能够提高所取得的电流值的可靠性，并且能够相互监视母线的故障以及电流传感器的故障。
另外，在本发明所记载的电池包中，电池控制器210与电池单元的电压检测同步地计算流过电阻体(母线20)的电流。通过做成这样的构成，从而在电池单元的电压检测和电阻体(母线20)电压检测中取得的电压值中偏差消失，所以，所取得的电流值的准确性提高。
另外，在本发明所记载的电池包中，电池控制器210从施加给电池单元的电压与施加给电阻体(母线20)的电压之和减去施加给电池单元的电压，将该施加给电阻体的电压除以该电阻体的电阻值，从而计算电流。
另外，在本发明所记载的电池包中，母线20中使用了锰铜。通过做成这样的构成，能够在使用锂离子电池11、12的使用范围内保证高精度。
以上，关于本发明的实施方式，进行了详细叙述，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离权利要求所记载的本发明的精神的范围内，能够进行各种设计变更。例如，上述实施方式是为了以容易理解的方式说明本发明而详细说明的，不一定限定于具备所说明的全部构成。另外，能够将某个实施方式的构成的一部分置换成其他实施方式的构成，另外，还能够将其他实施方式的构成添加到某个实施方式的构成。进一步地，关于各实施方式的构成的一部分，能够进行其他构成的追加、删除、置换。
符号说明
11～24 锂离子电池
30 连接器
40 低电阻母线
101～116 单元电压检测线
201 电池控制装置
210 单元电压监视IC
220 MUX
230 ADC
231 绝缘通信单元
240、241、242、243、244 滤波电阻
260、261、262、263 滤波电容器
280、281、282、283 单元电压
300 MPU
301、302 运算部
303 减法器
304 除法器
305 ROM表格
310 电流值
440、441、442、443 容量调整电阻
461、462 容量调整滤波电容器
480、481、482、483 容量调整开关
901～907、909～915 单元间母线
908 低电阻单元间母线。

Claims (6)

1.一种电池包，具备：
电池组，其将多个电池单元串联连接而成；
电阻体，其串联连接于所述电池组；
电压检测线，其配置于所述电池单元和所述电阻体的两端；以及
电池控制器，其与所述电压检测线连接，
所述电池包的特征在于，
与所述电池单元邻接的一条电压检测线具有分支而与所述电池控制器连接的端子。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述电池包中还设置有电流传感器。
3.根据权利要求1或者2所述的电池包，其特征在于，
所述电池控制器与所述电池单元的电压检测同步地计算流过所述电阻体的电流。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电池包，其特征在于，
所述电池控制器从施加给所述电池单元的电压与施加给电阻体的电压之和减去施加给所述电池单元的电压，将该施加给电阻体的电压除以该电阻体的电阻值，从而计算电流。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电池包，其特征在于，
所述电阻体是连接于所述电池单元间的母线。
6.根据权利要求5所述的电池包，其特征在于，
所述母线中使用了锰铜。
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