CN110361670A - 电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压检测装置。在用于检测电池模块的电压的电压检测装置中，能够检测在并联的多个电池模块的某个电池模块中切断元件进行了操作。电压检测装置(A)检测分别包括CID(d1～dn)并相对于负载并联的多个电池模块(X1)和电池模块(X2)的电压，在电池模块(X1)和电池模块(X2)被开闭器(1A)或开闭器(1B)从供电线(L)断开的状态下，基于单元电压判定CID(d1～dn)是否正在操作。

Description

电压检测装置
技术领域
本发明涉及电压检测装置。
背景技术
例如，在对比文件1中，公开了将具有串联的多个电池单元(cell)的电池模块并联而成的电池系统。通过像这样将多个电池模块并联，能够增大电池系统的输出电流。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2011-135657号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，一些车辆用电池模块设置有被称为电流中断设备(CID，Current InterruptDevice)的切断元件。该CID与构成电池模块的多个电池单元中的各个串联，通过将各电池单元的一个端子机械地断开，使各电池单元的输出不供给到外部。若这样的切断元件操作，则电池单元之间的连接被切断，从而电池模块的输出停止。
然而，传统的电池模块中的切断元件的操作是在用于检测电池模块的电压的电压检测装置中进行的。因此，在电池模块并联的情况下，即使在任意电池模块中切断元件操作，电池系统的输出电压也不会变化，电压检测装置无法检测到切断元件的操作。
本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于：在用于检测电池模块的电压的电压检测装置中，能够检测出在并联的多个电池模块中的某个中的切断元件的操作。
[用于解决问题的手段]
在本发明中，作为用于解决上述问题的手段，采用以下的结构。
第一发明是一种电压检测装置，其检测分别具有切断元件并且相对于负载并联的多个电池模块的电压，所述电压检测装置采用如下结构，即，包括：开闭器，其针对所述电池模块中的各个而设置，并将所述电池模块与针对所述负载的供电线相连接；单元电压检测部，其在通过所述开闭器将所述电池模块从所述供电线断开的状态下，检测所述电池模块包括的电池单元的电压；以及判定部，其基于所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作。
第二发明在上述第一发明的基础上，采用如下结构：在所述单元电压检测部的检测结果中包括表示所述电池单元的电压为负电压的结果的情况下，所述判定部判定所述电池模块的切断元件正在操作。
第三发明在上述第一发明或第二发明的基础上，采用如下结构：所述判定部基于在如下电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述电流路径包括操作后的切断元件中包括的漏电流路径。
第四发明在上述第一发明或第二发明的基础上，采用如下结构：所述判定部基于在如下电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述电流路径包括能够对所述电池单元的正极与负极通电的放电电路。
第五发明在上述第一发明或第二发明的基础上，采用如下结构：所述判定部基于在包括二极管的电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述二极管的阴极连接所述电池单元的正极而阳极连接所述电池单元的负极。
[发明的效果]
根据本发明，针对并联的多个电池模块设置开闭器，利用这些开闭器能够将各个电池模块相对于供电线断开。此外，根据本发明，在利用这样的开闭器将电池模块从供电线断开的状态下，电压检测部检测单元电压，并且判定部判定切断元件是否正在操作。因此，根据本发明，能够判定在各个电池模块中切断元件是否正在操作。由此，根据本发明，在检测电池模块的电压的电压检测装置中，能够检测出是否在并联的多个电池模块的某个中切断元件进行了操作。
附图说明
图1为示出具有本发明的第一实施方式的电压检测装置的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。
图2为示出具有本发明的第二实施方式的电压检测装置的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。
图3为示出具有本发明的第三实施方式的电压检测装置的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
下面将参照附图说明本发明的电压检测装置的一个实施方式。图1为示出具有本实施方式的电压检测装置A的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。在本实施方式中，车辆行驶系统包括电池，该电池具有与针对负载(逆变器等)的供电线L并联的多个电池模块。在本实施方式中，如图1所示，说明了电池包括电池模块X1和电池模块X2这两个电池模块的结构。但是，电池所包括的电池模块不限于两个，也可以包括三个以上并联的电池模块。
此外，如图1所示，本实施方式中的车辆行驶系统针对各个电池模块(电池模块X1和电池模块X2)设置开闭器(开闭器1A和开闭器1B)、单元电压检测部(单元电压检测部2A和单元电压检测部2B)及微计算机(微计算机3A和微计算机3B)。通过检测电池模块的电压来判定切断元件(CID)是否正在操作的电压检测装置A包括这些开闭器、单元电压检测部及微计算机。
如图1所示，电池模块X1及电池模块X2是n个电池单元b1～bn串联而成的电池组。位于最上面的电池单元b1的正极端子被用作电池模块X1及电池模块X2的正极端子，而位于最下面的电池单元bn的负极端子被用作电池模块X1及电池模块X2的负极端子。此外，上述“n”是3以上的自然数。
如图所示，各电池单元b1～bn包括CID d1～dn。CID d1～dn(切断元件)与构成电池模块X1及电池模块X2的各个电池单元b1～bn相对应地设置在各个电池单元b1～bn的正极端子侧，CID d1～dn是当对应的电池单元的异常导致该电池单元的内压过度上升时进行操作的切断元件(断路器元件)。这些CID d1～dn通过操作来机械地断开各个电池单元b1～bn的正极端子，以切断电池单元b1～bn之间的连接。
在电池模块X1与供电线L之间设置有开闭器1A，在电池模块X2与供电线L之间设置有开闭器1B。开闭器1A将电池模块X1的正极端子与供电线L连接，在本实施方式中由微计算机3A控制开闭器1A的开闭状态。通过打开该开闭器1A来将电池模块X1与供电线L断开，通过闭合该开闭器1A来将电池模块X1与供电线L连接。
开闭器1B将电池模块X2的正极端子与供电线L连接，在本实施方式中由微计算机3B控制开闭器1B的开闭状态。通过打开该开闭器1B来将电池模块X2与供电线L断开，通过闭合该开闭器1B来将电池模块X2与供电线L连接。
单元电压检测部2A连接用于传送电池模块X1的n个电池单元b1～bn的各端子的端子电压的布线，计算由布线传送的各个电池单元b1～bn的端子之间的电压的差，来作为各个电池单元b1～bn的电压(单元电压)。此外，单元电压检测部2A输出表示所计算出的单元电压的信号。
单元电压检测部2B连接用于传送电池模块X2的n个电池单元b1～bn的各端子的端子电压的布线，计算由布线传送的各个电池单元b1～bn的端子之间的电压的差，来作为各个电池单元b1～bn的电压(单元电压)。此外，单元电压检测部2B输出表示所计算出的单元电压的信号。
微计算机3A和微计算机3B是一体组装有中央处理器(CPU，Central ProcessingUnit)或存储器、输入输出接口等的所谓单芯片微计算机(one chip microcomputer)。微计算机3A通过将从单元电压检测部2A输入的单元电压(检测结果)进行A/D转换来获得采样值(单元电压数据)，将该单元电压数据输出到电池ECU。此外，微计算机3A基于规定的CID操作检测程序，控制开闭器1A，判定电池模块X1中的CID d1～dn是否正在操作，还判断CID d1～dn中哪个正在操作。
更具体而言，微计算机3A紧接在从外部(例如电池ECU)接收到表示车辆的点火开关(ignition)为ON或OFF的信号之后，通过打开开闭器1A将电池模块X1从供电线L断开。微计算机3A(判定部)如此将电池模块X1从供电线L断开，基于在电池模块X1的内部形成的电流路径中流过电流的状态下的单元电压检测部2A的检测结果(单元电压)，判定CID d1～dn是否正在操作以及判断CID d1～dn中哪个正在操作。
例如，若CID d2操作，则如上所述电池单元b2的正极端子被机械地断开，在通过断开形成的空间中产生放电现象等，由此包括在操作后的CID d2的内部存在的漏电流路径的电流路径中流过微弱的电流。作为与操作的CID d2的电池模块X1的正极端子侧邻接的电池单元的电池单元b1的负极端子的电压因外部电路(例如未图示的过滤器等)而变得低于CIDd2的正极侧的电压。因此，经由漏电流路径流过的上述微弱电流从电池单元b2向电池单元b1流动。在这样的状态下，在单元电压检测部2A的检测结果中，电池单元b2的端子间电压(即，单元电压)被检测为负电压。因此，在单元电压检测部2A中检测到了通常检测不到的负电压的情况下，微计算机3A判定为电池模块X1中CID d1～dn正在操作。此外，微计算机3A判断为在与表示负电压的单元电压相当的电池单元b2中CID d2正在操作。
微计算机3B通过将从单元电压检测部2B输入的单元电压(检测结果)进行A/D转换来获得采样值(单元电压数据)，将该单元电压数据输出到电池ECU。此外，微计算机3B基于规定的CID操作检测程序，控制开闭器1B，判定电池模块X2中CID d1～dn是否正在操作，还判断CID d1～dn中哪个正在操作。
更具体而言，微计算机3B紧接在从外部(例如电池ECU)接收到表示车辆的点火开关为ON或OFF的信号之后，在开闭器1A未打开的期间(即，除电池模块X2之外的其他电池模块与供电线连接的期间)，通过打开开闭器1B将电池模块X2从供电线L断开。微计算机3B(判定部)如此将电池模块X2从供电线L断开，基于在电池模块X2的内部形成的电流路径中流过电流的状态下的单元电压检测部2B的检测结果(单元电压)，与微计算机3A类似地判定CIDd1～dn是否正在操作以及判断CID d1～dn中哪个正在操作。
在这种结构的本实施方式的电压检测装置A中，例如若微计算机3A从电池ECU接收到表示点火开关为ON或OFF的信号，则微计算机3A打开开闭器1A以将电池模块X1从供电线L断开。此时，若存在操作了的CID d1～dn，则在包括操作后的CID d1～dn中包括的漏电流路径的电流路径中流过微弱电流。在上述电池模块X1从供电线断开的状态下，单元电压检测部2A检测电池单元b1～bn的电压(单元电压)。在从单元电压检测部2A输入的单元电压中包括表示负电压的信号的情况下，微计算机3A判定在电池模块X1中CID d1～dn中的某个正在操作，还将表示负电压的电池单元b1～bn确定为CID d1～dn已操作的电池单元b1～bn。这样的微计算机3A的判定及判断例如被输出到电池ECU。
此外，例如若微计算机3B从电池ECU接收到表示点火开关为ON或OFF的信号之后，微计算机3B打开开闭器1B将电池模块X2从供电线L断开。此时，若存在操作了的CID d1～dn，则在包括操作后的CID d1～dn中包括的漏电流路径的电流路径中流过微弱电流。在这种电池模块X2从供电线断开的状态下，单元电压检测部2B检测电池单元b1～bn的电压(单元电压)。在从单元电压检测部2B输入的单元电压中包括表示负电压的信号的情况下，微计算机3B判定电池模块X2中CID d1～dn中的某个正在操作，还将表示负电压的电池单元b1～bn确定为CID d1～dn已操作的电池单元b1～bn。这样的微计算机3B的判定及判断例如被输出到电池ECU。
根据上述本实施方式的电压检测装置A，针对并联的多个电池模块(电池模块X1和电池模块X2)中的各个设置开闭器(开闭器1A和开闭器1B)，能够利用这些开闭器将各个电池模块从供电线L断开。此外，根据本实施方式的电压检测装置A，在利用这种开闭器将电池模块从供电线L断开的状态下，单元电压检测部(单元电压检测部2A和单元电压检测部2B)检测单元电压，并且微计算机(微计算机3A和微计算机3B)判定CID d1～dn是否正在操作。因此，根据本实施方式的电压检测装置A，能够判断各个电池模块中CID d1～dn是否正在操作。
此外，在本实施方式的电压检测装置A中，在单元电压检测部(单元电压检测部2A和单元电压检测部2B)的检测结果中包括表示单元电压为负电压的结果的情况下，微计算机(微计算机3A和微计算机3B)判定电池模块(电池模块X1和电池模块X2)的CID d1～dn中的某个正在操作。因此，能够通过简单的判定处理来判定CID d1～dn中的某个是否正在操作。
在上述的本实施方式的电压检测装置A中，能够使用既有的CID d1～dn，来确保在CID d1～dn正在操作时的电流路径。
(第二实施方式)
接下来，参照图2说明本发明的第二实施方式。此外，在本第二实施方式的说明中，关于与上述第一实施方式相同的部分，省略或简化其说明。
图2为示出具有本发明的第二实施方式的电压检测装置A的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。此外，本实施方式的电压检测装置A与上述第一实施方式一样包括微计算机3A和微计算机3B，但在图2中，为了节约纸面而省略了图示。
如图2所示，本实施方式的电压检测装置A具有能够对同一电池单元b1～bn的正极和负极通电的放电电路4A1～4An和放电电路4B1～4Bn。此外，作为这些放电电路4A1～4An和放电电路4B1～4Bn，可以使用用于将各个电池单元b1～bn的电压值平均化的单元平衡电路。
放电电路4A1～4An被设置为与电池模块X1连接，并连接邻接的传送布线。这样的放电电路4A1～4An具有由微计算机3A进行开闭控制的开关元件和电阻，在开关元件处于ON状态的情况下，对应的电池单元b1～bn的电力被电阻转换为热能而消耗。例如，在放电电路4A2的开关元件处于ON状态的情况下，与电池模块X1相对应的电池单元b2中所积蓄的电力被放电电路4A2的电阻转换为热能而消耗。
放电电路4B1～4Bn被设置与电池模块X2连接，并连接邻接的传送布线。这样的放电电路4B1～4Bn具有由微计算机3B进行开闭控制的开关元件和电阻，在开关元件处于ON状态的情况下，对应的电池单元b1～bn的电力被电阻转换为热能而消耗掉。例如，在放电电路4B2的开关元件处于ON状态的情况下，与电池模块X2相对应的电池单元b2中所积蓄的电力被放电电路4B2的电阻转换为热能而消耗掉。
在上述本实施方式中，例如若微计算机3A从电池ECU接收到表示点火开关为ON或OFF的信号，则在打开开闭器1A以将电池模块X1从供电线L断开之后，将放电电路4A1～4An的开关元件按时间顺序依次变为ON状态。此时，若存在操作了的CID d1～dn，则经由对应的放电电路4A1～4An流过与通常状态相反方向的电流。在这样将电池模块X1从供电线断开的状态下，单元电压检测部2A检测电池单元b1～bn的电压(单元电压)。在从单元电压检测部2A输入的单元电压包括表示负电压的信号的情况下，微计算机3A判定电池模块X1中的CIDd1～dn中的某个正在操作，还将表示负电压的电池单元b1～bn确定为CID d1～dn已操作的电池单元b1～bn。这样的微计算机3A的判定及判断被输出到例如电池ECU。
此外，例如若微计算机3B从电池ECU接收表示点火开关为ON或OFF的信号，则微计算机3B在打开开闭器1B将电池模块X2从供电线L断开之后，将放电电路4B1～4Bn的开关元件按时间顺序依次变为ON状态。此时，若存在操作了的CID d1～dn，则经由对应的放电电路4B1～4Bn流过与通常状态相反方向的电流。在这样将电池模块X2从供电线断开的状态下，单元电压检测部2B检测电池单元b1～bn的电压(单元电压)。在从单元电压检测部2B输入的单元电压包括表示负电压的信号的情况下，微计算机3B判定电池模块X2中的CID d1～dn中的某个正在操作，还将表示负电压的电池单元b1～bn确定为CID d1～dn已操作的电池单元b1～bn。这样的微计算机3B的判定及判断被输出到例如电池ECU。
在如上所述的本实施方式的电压检测装置A中，与上述第一实施方式类似，也能够使用既有的单元平衡电路，来确保在CID d1～dn正在操作时的电流路径。
此外，在将放电电路4A1～4An的开关元件按时间顺序依次变为ON状态之前，将所有的放电电路4A1～4An的开关元件同时变为ON状态，若在这种情况下没有异常电流流过，则也可以判断电池模块X1的CID d1～dn未正在操作，而不进行将放电电路4A1～4An的开关元件按时间数序依次变为ON状态的处理。针对放电电路4B1～4Bn也是同样。
(第三实施方式)
接下来，参照图3说明本发明的第三实施方式。此外，在本第三实施方式的说明中，关于与上述第一实施方式相同的部分，省略或简化其说明。
图3为示出具有本发明的第三实施方式的电压检测装置A的车辆行驶系统的一部分的系统结构图。如该图所示，在本实施方式的电压检测装置A中，单元电压检测部2A包括阴极连接电池模块X1的电池单元b1～bn的正极，而阳极连接该电池单元b1～bn的负极的保护二极管5A1～5An。此外，单元电压检测部2B包括阴极连接电池模块X2的电池单元b1～bn的正极，而阳极连接该电池单元b1～bn的负极的保护二极管5B1～5Bn。
通过包括这样的保护二极管5A1～5An和保护二极管5B1～5Bn，CID d1～dn操作时的电流能够流经包括保护二极管5A1～5An和保护二极管5B1～5Bn的电流路径。从而在本实施方式中，也能够使用既有的保护二极管5A1～5An和保护二极管5B1～5Bn来确保CID d1～dn正在操作时的电流路径。
此外，例如，在上述第二实施方式中的放电电路的开关元件包括寄生二极管的情况下，可以使用该寄生二极管来代替本实施方式的保护二极管。此外，在单元电压检测部2A和单元电压检测部2B所包括的集成电路包括寄生二极管的情况下也同样。
以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但毫无疑问本发明不限于上述实施方式。在上述实施方式中示出的各构成部件的各种形状和组合等是一个示例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以基于设计要求等进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，对在单元电压为负电压的情况下判定CID d1～dn中的某个已操作的结构进行了说明。然而，本发明不限于此，例如，也可以采用在单元电压超出预先规定的一定的范围的情况下判定CID d1～dn中的某个已操作的结构。
[附图标记的说明]
1A：开闭器；1B：开闭器；2A：单元电压检测部；2B：单元电压检测部；3A：微计算机(判定部)；3B：微计算机(判定部)；4A1～4An：放电电路；4B1～4Bn：放电电路；5A1～5An：保护二极管(二极管)；5B1～5Bn：保护二极管(二极管)；A：电压检测装置；b1～bn：电池单元；d1～dn：CID(切断元件)；L：供电线；X1：电池模块；X2：电池模块。

Claims (5)

1.一种电压检测装置，其检测分别具有切断元件并且相对于负载并联的多个电池模块的电压，所述电压检测装置的特征在于包括：
开闭器，其针对所述电池模块中的各个而设置，并将所述电池模块与针对所述负载的供电线相连接；
单元电压检测部，其在通过所述开闭器将所述电池模块从所述供电线断开的状态下，检测所述电池模块包括的电池单元的电压；以及
判定部，其基于所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作。
2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，在所述单元电压检测部的检测结果中包括表示所述电池单元的电压为负电压的结果的情况下，所述判定部判定所述电池模块的切断元件正在操作。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，所述判定部基于在如下电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述电流路径包括操作后的切断元件中包括的漏电流路径。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，所述判定部基于在如下电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述电流路径包括能够对所述电池单元的正极与负极通电的放电电路。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，所述判定部基于在包括二极管的电流路径中流过电流的状态下的所述单元电压检测部的检测结果，来判定所述电池模块的切断元件是否正在操作，所述二极管的阴极连接所述电池单元的正极而阳极连接所述电池单元的负极。
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