DE112018002328T5

DE112018002328T5 - Batteriesystem-überwachungsgerät und batteriepack

Info

Publication number: DE112018002328T5
Application number: DE112018002328.1T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki ARIMA; Tomonori Kanai; Tomoyasu FUSE
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-01-23
Also published as: CN110785668B; WO2018235457A1; US20200152947A1; CN110785668A; JPWO2018235457A1; JP6788111B2

Abstract

Wenn ein Jumper-Widerstand zur Zellenumschaltung an einer Spannungserkennungsleitung vorgesehen ist, nimmt die Messgenauigkeit der Zellenspannung aufgrund des Einflusses des Jumper-Widerstands ab. Es sind Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn vorgesehen, die mit einem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen, und erste Jumper-Widerstände 10i bis 10p, die abhängig davon, ob jede der Batteriezellen benutzt wird oder nicht, an Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn montiert sind oder nicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Batteriesystem-Überwachungsgerät und ein Batteriepack.
Stand der Technik
In Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen usw. wird eine zusammengesetzte Batterie (Batteriesystem) verwendet, die dazu konfiguriert ist, durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen, die Sekundärbatterien sind, eine gewünschte Hochspannung sicherzustellen. In solch einer zusammengesetzten Batterie ist ein Batteriesystem-Überwachungsgerät mit einer integrierten Schaltung (IC) zur Überwachung der Zellenspannung einer bestimmten Anzahl von Batteriezellen vorgesehen.
Der Zustand jeder Batteriezelle wird durch den Zellenspannungsüberwachungs-IC überwacht und verwaltet, indem eine Messung der Spannung zwischen den Anschlüssen jeder Batteriezelle (Zellenspannung) und eine Entladung von Zellen durchgeführt werden, um die Restkapazität jeder Batteriezelle auszugleichen. Beim Entladen jeder Batteriezelle fließt über einen Entladewiderstand ein Entladestrom durch eine Spannungserkennungsleitung, die zwischen jeder Batteriezelle und dem Zellenspannungsüberwachungs-IC vorgesehen ist. Dabei tritt in der Spannungserkennungsleitung ein Spannungsabfall auf, der der Größe dieser Impedanz entspricht.
In den letzten Jahren wurden Batteriezellen in die Praxis umgesetzt, die Änderungen der Restkapazität gegenüber kleinere Spannungsschwankungen aufweisen. Die Verwendung derartiger Batteriezellen erfordert jedoch eine höhere Messgenauigkeit als im Stand der Technik, um die Restkapazität durch Messen der Zellenspannung genau zu schätzen. Deshalb kann der Einfluss des Spannungsabfalls in der Spannungserkennungsleitung bei der Messung der Zellenspannung während der Entladung nicht vernachlässigt werden. PTL 1 beschreibt ein Gerät, das die Zellenspannung genau misst, indem es den Spannungsabfall in der Spannungserkennungsleitung korrigiert.
Zur gemeinsamen Verwendung der Batteriesteuerplatine des Batteriesystem-Überwachungsgeräts für eine unterschiedliche Anzahl von Batteriezellen kann an Spannungserkennungsleitungen ein Jumper-Widerstand zur Zellenumschaltung vorgesehen sein.
Liste der Bezugsliteratur
Patentliteratur
PTL 1: JP 2011-75504 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn an einer Spannungserkennungsleitung ein Jumper-Widerstand zur Zellenumschaltung vorgesehen ist, wird durch den Einfluss des Jumper-Widerstands die Messgenauigkeit der Zellenspannung verschlechtert.
Lösung des Problems
Ein Batteriesystem-Überwachungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zellenspannungsüberwachungsschaltung für eine Vielzahl von aufladbaren und entladbaren Batteriezellen, die durch Reihenschaltung eine zusammengesetzte Batterie bilden, um eine Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen und die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen, Verbindungsleitungen, die mit positiven Elektroden und negativen Elektroden jeder Batteriezelle verbunden sind, Zellenspannungserkennungsleitungen, die von den Verbindungsleitungen abgezweigt sind und mit der Zellenspannungsüberwachungsschaltung verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen, Zellenspannungsentladeleitungen, die von den Verbindungsleitungen abgezweigt sind und mit der Zellenspannungsüberwachungsschaltung verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen, und erste Jumper-Widerstände, die abhängig davon, ob jede Batteriezelle benutzt wird oder nicht, an mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungserkennungsleitungen und mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind oder nicht.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung gemäß ist es möglich, den Einfluss des Jumper-Widerstands zur Zellenumschaltung beim Entladen der Zelle zu beseitigen und die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts.
2(a) und 2(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß eines Vergleichsbeispiels dar.
3(a) und 3(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform dar.
4(a) und 4(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform dar.
5(a) und 5(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform dar.

Beschreibung von Ausführungsformen
- Batteriesystem-Überwachungsgerät -
Vor der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform wird zuerst ein herkömmliches Batteriesystem-Überwachungsgerät beschrieben.
Das Batteriesystem-Überwachungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf ein Gerät zur Überwachung eines Batteriesystems beschränkt, das in ein Hybridfahrzeug montiert ist. Die vorliegende Erfindung ist zum Beispiel auch auf Batteriesystem-Überwachungsgeräte zur Überwachung von Batteriesystemen anwendbar, die in Plug-in-Hybridfahrzeugen, Elektrofahrzeugen und Schienenfahrzeugen montiert sind.
Als kleinste Einheit eines Batteriesystems, das durch das Batteriesystem-Überwachungsgerät gemäß der vorliegenden Ausführungsform gesteuert und überwacht werden soll, wird eine Lithium-Ionen-Batterie mit einem bestimmten Ausgangsspannungsbereich, zum Beispiel mit einem Ausgangsspannungsbereich von 3,0 V bis 4,2 V (mittlere Ausgangsspannung: 3,6 V) angenommen. Das Batteriesystem-Überwachungsgerät kann jedoch auch ein Batteriesystem steuern und überwachen, das aus anderen Geräten zum Speichern und Entladen von elektrischer Energie als Lithium-Ionen-Batterien zusammengesetzt ist. Das heißt, das Batteriesystem kann aus jeder Art von Gerät zum Speichern und Entladen von elektrischer Energie zusammengesetzt sein, sofern ein Ladezustand (SOC) zu hoch (Überladung) oder zu niedrig (Überentladung) wird und es daher notwendig ist, den Gebrauch des Geräts einzuschränken. In der folgenden Beschreibung wird das Gerät zum Speichern und Entladen von elektrischer Energie als Komponente solch eines Batteriesystems allgemein als Batteriezelle bezeichnet. Die Vorrichtung, in welcher eine Vielzahl von Batteriezellen in Reihe geschaltet sind, wird als zusammengesetzte Batterie bezeichnet.
Im Folgenden wird ein beispielhaftes Batteriesystem-Überwachungsgerät Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts 2 zeigt. Das Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 ist mit einer zusammengesetzten Batterie 1 verbunden und umfasst Filterschaltungen 3, Entladewiderstände 4 und einen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5. Der Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 umfasst eine Zellenspannungserkennungseinheit 6, Zellenentladeschalter 7 und eine Zellenentladesteuereinheit 8.
Die zusammengesetzte Batterie 1 ist ein Batteriesystem, in welchem n-1 Batteriezellen in Reihe geschaltet sind, und das durch das Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 gesteuert und überwacht wird. n Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL1 bis CLn, die mit positiven Elektroden und negativen Elektroden jeder Batteriezelle der zusammengesetzten Batterie 1 verbunden sind, sind jeweils zu n Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und n Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn abgezweigt. Die Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn sind über Filterschaltungen 3 mit dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verbunden, und die Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn sind über Entladewiderstände 4 mit dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verbunden.
Die Filterschaltung 3 ist eine Filterschaltung, um ein Hochfrequenzrauschen zu entfernen, das ein Spannungssignal jeder Batteriezelle überlagert, das von den Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn in den Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 eingegeben wird, und ist aus einem Widerstand und einem Kondensator zusammengesetzt, die für jede der Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn vorgesehen sind. Die Filterschaltung 3 ist zwischen dem jeweiligen Abzweigpunkt der Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und der Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn und dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 in den Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn vorgesehen.
Der Entladewiderstand 4 ist ein Widerstandselement zum Einstellen eines Entladestroms, der beim Entladen durch jede der Entladeleitungen BL1 bis BLn fließt, und ist zwischen dem jeweiligen Abzweigpunkt der Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und der Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn und dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 in den Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn vorgesehen.
Ein Stromversorgungsanschluss VCC des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 ist durch eine Stromleitung PL des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 mit der obersten Seite der zusammengesetzten Batterie 1 verbunden, das heißt, mit einer positiven Elektrodenseite der Batteriezelle, die auf der höchsten Potenzialseite liegt. Ein Masseanschluss des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 ist durch eine Masseleitung GL des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 mit der untersten Seite der zusammengesetzten Batterie 1 verbunden, das heißt, mit einer negativen Elektrodenseite der Batteriezelle, die auf der niedrigsten Potenzialseite liegt.
Obwohl in 1 ein Beispiel dargestellt ist, in welchem n-1 Batteriezellen in der zusammengesetzten Batterie 1 in Reihe geschaltet sind, kann die Konfiguration der zusammengesetzten Batterie 1 eine andere sein, in welcher z.B. parallelgeschaltete Batteriezellen zusätzlich in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der Batteriezellen ist nicht begrenzt.
Der Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 erkennt die Spannung der Batteriezellen durch n Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn, die von n Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL1 bis CLn abgezweigt sind. Das Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 führt durch den Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 auf der Basis des Spannungserkennungsergebnisses der Batteriezellen bestimmte Operationen zur Steuerung und Überwachung der zusammengesetzten Batterie 1 aus. Wenn zum Beispiel der Ladezustand (SOC) jeder Batteriezelle geschätzt wird und zwischen Batteriezellen Abweichungen im Ladezustand auftreten, wird der Zellenentladeschalter 7 der Zellenspannungsentladeleitung unter den Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn, die der zu entladenden Batteriezelle entspricht, angesteuert. Dann fließen Zellenentladeströme durch Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn, wodurch eine Entladung zum Ausgleich der Ladezustände der Batteriezellen durchgeführt wird. Zusätzlich führt das Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 auf der Basis der vom Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 erkannten Spannung jeder Batteriezelle verschiedene Verarbeitungen und Steuerungen durch.
Das obige Batteriesystem-Überwachungsgerät führt in den im Folgenden beschriebenen Vergleichsbeispielen und Ausführungsformen ähnliche Verarbeitungen und Steuerungen durch.
- Vergleichsbeispiel -
Um im Batteriesystem-Überwachungsgerät eine beliebige Zahl von Zellen zu unterstützen, ist es denkbar, für jede Zahl eine andere Batteriesteuerplatine zu verwenden, doch wenn verschiedene Batteriesteuerplatinen verwendet werden, erhöhen sich dadurch die Produktions- und die Entwicklungskosten. Zur Kostensenkung ist es erforderlich, eine Batteriesteuerplatine zu realisieren, die von der Zellenzahl unabhängig ist, das heißt, eine gemeinsame Batteriesteuerplatine, die in der Lage ist, durch Ändern der Leiterplattenbestückung eine beliebige Zahl von Zellen zu unterstützen. Für gemeinsame Batteriesteuerplatinen sind daher Schaltungskonfigurationen erforderlich, bei denen die Leiterplattenbestückung der Zahl der Zellen entsprechend geändert werden kann.
2(a) und 2(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß eines Vergleichsbeispiels dar, das eine gemeinsame Batteriesteuerplatine verwendet. Als gemeinsame Batteriesteuerplatine wird ein Beispiel erläutert, in welchem zwei Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5 für 12 Zellen verwendet werden. 2(a) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 24 Zellen verwendet wird. 2(b) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 20 Zellen verwendet wird. Es wird angenommen, dass die zusammengesetzte 20-Zellen-Batterie in 2(b) eine zusammengesetzte Batterie ist, in welcher die Zellen 1, 2, 13 und 14 nicht vorgesehen sind, und die Zelleneinheiten, die den Zellen 1, 2, 13 und 14 entsprechen, kurzgeschlossen sind.
Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d auf der gemeinsamen Batteriesteuerplatine sind Jumper-Widerstände zur Zellenumschaltung als Maßnahme gegen den Kurzschluss von Batteriezellen, wie weiter unten beschrieben. Die Jumper-Widerstände 40e und 40f sind Jumper-Widerstände, die bei 20 Zellen eine Stromleitung PL zur Stromversorgung des oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 bilden, und die Jumper-Widerstände 40g und 40h sind Jumper-Widerstände, die bei 20 Zellen eine Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 bilden.
Die Schaltungskonfiguration für 24 Zellen, die in 2(a) dargestellt ist, ist eine Konfiguration, in welcher die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d montiert sind und die Jumper-Widerstände 40e, 40f, 40g und 40h nicht montiert sind.
Die Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 2(b) dargestellt ist, ist eine Konfiguration, in welcher die Jumper-Widerstände 40e, 40f, 40g und 40h montiert sind und die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d nicht montiert sind.
Hier werden die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d erläutert. Ein Problem, wenn gemeinsame Batteriesteuerplatinen des Batteriesystem-Überwachungsgeräts 2 verwendet werden, ist der Kurzschluss von Batteriezellen auf der Batteriesteuerplatine, der auf einen Fehlanschluss zwischen der zusammengesetzten Batterie 1 und dem Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 zurückzuführen ist.
Wenn die Zellenzahl in der zusammengesetzten Batterie 1 kleiner ist als die Anzahl der Zellen in der entsprechenden Schaltungskonfiguration der gemeinsamen Batteriesteuerplatine, tritt das Problem des Kurzschlusses von Batteriezellen auch bei einem Fehlanschluss nicht auf. Wenn die Anzahl der Zellen in der zusammengesetzten Batterie 1 jedoch größer ist als die Anzahl der Zellen in der entsprechende Schaltungskonfiguration der gemeinsamen Batteriesteuerplatine, werden auf der Batteriesteuerplatine Batteriezellen kurzgeschlossen. Im Folgenden wird das Beispiel von 2(b) erläutert. Falls die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d durch Verdrahtung verbunden sind (wenn die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d montiert sind), werden Batteriezellen auf der Batteriesteuerplatine durch die Jumper-Widerstände 40e, 40f, 40g und 40h kurzgeschlossen, wenn die 24-Zellen-Batterie 1 aus Versehen mit der Batteriesteuerplatine mit einer Schaltungskonfiguration für 20 Zellen verbunden wird. Um einen Kurzschluss von Batteriezellen auf der Batteriesteuerplatine zu verhindern, ist es erforderlich, die Verdrahtung durch Jumper-Widerstände zu trennen, damit kein Kurzschluss von Batteriezellen auftritt, wenn eine Batteriezelle durch einen Fehlanschluss mit einem unbenutzten Teil der Batterie verbunden wird.
Wie oben erläutert, sind die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d Jumper-Widerstände, die dazu dienen, die Verdrahtung zu unterbrechen, damit kein Kurzschluss auftritt, wenn Batteriezellen verbunden werden, falls die Zahl der Zellen in der zusammengesetzten Batterie 1 größer als die entsprechende Zahl der Zellen der Batteriesteuerplatine ist. Selbst, wenn die Batteriesteuerplatine für 20 Zellen aus Versehen mit einer 24-Zellen-Batterie 1 verbunden wird, sind die Jumper-Widerstände 40a, 40b, 40c und 40d nicht montiert, weshalb die Verdrahtung unterbrochen ist und kein Kurzschluss der Batteriezellen auftritt.
Ein Problem, wenn gemeinsame Batteriesteuerplatinen im Batteriesystem-Überwachungsgerät verwendet werden, ist jedoch die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung. Die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung ist eine wesentliche elektrische Eigenschaft des Batteriesystem-Überwachungsgeräts 2, doch die Jumper-Widerstände zur Zellenumschaltung als Maßnahme gegen den Kurzschluss von Batteriezellen beeinflussen die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung stark.
Die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung wird durch einen Spannungsabfall verschlechtert, der durch einen Strom verursacht wird, der vor dem Abzweigpunkt der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und der Zellenspannungsentladungsleitungen BL durch eine Impedanz (zum Beispiel einen Überstromschutz-Sicherungswiderstand, einen Kabelbaumwiderstand, einen Steckerkontaktwiderstand oder einen Platinenverdrahtungswiderstand (nicht dargestellt)) des gemeinsamen Leitungsabschnitts (Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL) fließt.
Wenn die Zelle nicht entladen wird, ist der Einfluss des Spannungsabfalls gering, da ein Ableitstrom, der durch den Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 fließt, mehrere µA beträgt, doch wenn die Zelle entladen wird, fließt ein Entladestrom von mehreren zehn mA, weshalb der Spannungsabfall durch den Widerstand des gemeinsamen Leitungsabschnitts vor dem Abzweigpunkt der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und der Zellenspannungsentladeleitungen BL zunimmt und ein Spannungserkennungsfehler daher mehrere zehn mV beträgt. Dieser Einfluss wird mit zunehmendem Zellenentladestrom größer. Ein gängiger Jumper-Widerstand hat einen Widerstandswert von 50 bis 100 mΩ, und wenn an den Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL ein Jumper-Widerstand zur Zellenumschaltung montiert ist, erhöht sich die Impedanz der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL, wodurch die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung, die eine wesentliche elektrische Eigenschaft des Batteriesystem-Überwachungsgeräts ist, beeinträchtigt wird.
Auch wenn die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung sich im Vergleichsbeispiel wie oben erläutert verschlechtert, ist es mit jeder der im Folgenden beschriebenen Ausführungsformen möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung zu erhöhen.
- Erste Ausführungsform -
3(a) und 3(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Als Beispiel wird eine gemeinsame Batteriesteuerplatine beschrieben, die zwei Zellenspannungsüberwachungs-ICs für 12 Zellen verwendet. 3(a) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, in welchem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 24 Zellen verwendet wird. 3(b) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, in welchem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 20 Zellen verwendet wird.
In den Schaltungskonfigurationen, die in 3(a) und 3(b) dargestellt sind, sind Zellenspannungserkennungs- und - entladeleitungen CL1 bis CLn, die mit positiven und negativen Elektroden von Batteriezellen verbunden sind, zu Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn abgezweigt. Die Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn sind über Filterschaltungen 3 mit Zellenspannungserkennungseinheiten 6 der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L verbunden. Die Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn sind durch Entladewiderstände 4 mit Zellenentladeschaltern 7 (Zellenentladeschaltungen) verbunden.
Die Jumper-Widerstände 10i, 10k, 10m und 10o sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungserkennungssleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungserkennungssleitungen SL montiert, und die Jumper-Widerstände 10j, 101, 10n und 10p sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungserkennungssleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 10i, 10k, 10m und 10o sowie die Jumper-Widerstände 10j, 101, 10n und 10p sind erste Jumper-Widerstände.
Die Jumper-Widerstände 10q und 10r sind Jumper-Widerstände zur Stromversorgung des oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5U mit der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, und ein Stromversorgungsanschluss VCC des oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5U ist über eine Stromleitung PL mit der Zellenspannungserkennungsleitung SL der obersten Zelle verbunden. Die Jumper-Widerstände 10q und 10r sind an Verbindungsleitungen zwischen benachbarten Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert. Obwohl die Jumper-Widerstände 10q und 10r in 3(a) und 3(b) an Verbindungsleitungen zwischen Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert sind, können die Jumper-Widerstände 10q und 10r an Verbindungsleitungen zwischen Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert sein, wenn die Stromversorgung des oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5U durch Zellenspannungsentladeleitungen BL erfolgt.
Ferner ist in den Schaltungskonfigurationen, die in 3(a) und 3(b) dargestellt sind, die Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL auf der positiven Elektrodenseite der obersten Zelle des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L eine Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL, die der negativen Elektrodenseite der untersten Zelle der oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5U gemeinsam ist. Die Jumper-Widerstände 10s und 10t sind an eine Verbindungsleitung zwischen der Zellenspannungserkennungsleitung SL der obersten Zelle des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L und einer Zellenspannungserkennungsleitung SL hinter dem Abzweigpunkt der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 10u und 10v sind an eine Verbindungsleitung zwischen der Zellenspannungsentladeleitung BL der obersten Zelle des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L und einer Zellenspannungsentladeleitungen BL hinter einem Abzweigpunkt der Zellenspannungsentladeleitungen BL und Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert. Die Jumper-Widerstände 10q, 10r, 10s, 10t, 10u und 10v sind zweite Jumper-Widerstände.
In der Schaltungskonfiguration für 24 Zellen, die in 3(a) dargestellt ist, sind die ersten Jumper-Widerstände 10i, 10j, 10k, 101, 10m, 10n, 10o und 10p montiert, und die zweiten Jumper-Widerstände 10q, 10r, 10s, 10s, 10t, 10u und 10v sind nicht montiert.
In der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 3(b) dargestellt ist, wird eine zusammengesetzte Batterie angenommen, in der die Zellen 1, 2, 13 und 14 unbenutzt sind und die Zelleneinheiten der Zellen 1, 2, 13 und 14 kurzgeschlossen sind. Ferner sind die zweiten Jumper-Widerstände 10q, 10r, 10s, 10t, 10u und 10v montiert, und die ersten Jumper-Widerstände 10i, 10j, 10k, 101, 10m, 10n, 10o und 10p sind nicht montiert.
Selbst, wenn die zusammengesetzte Batterie mit 24 Zellen zum Beispiel aus Versehen mit der Batteriesteuerplatine mit der in 3(b) gezeigten Schaltungskonfiguration für 20 Zellen verbunden wird, tritt kein Kurzschluss der Batteriezellen auf, da die Verdrahtung durch die ersten Jumper-Widerstände 10i, 10j, 10k, 10k, 101, 10m, 10n, 10n, 10o und 10p getrennt ist.
Es ist möglich, die Schaltungskonfiguration für 20 Zellen durch Ändern der Montage der Jumper-Widerstände für bis zu 24 Zellen anzupassen. Um zum Beispiel eine Schaltungskonfiguration für 22 Zellen zu erhalten, werden die Jumper-Widerstände 10i, 10j, 10m und 10n nicht montiert, die Jumper-Widerstände 10k, 101, 10o und 10p werden montiert, die Jumper-Widerstände 10q, 10s und 10u werden montiert, und die Jumper-Widerstände 10r, 10t und 10v werden nicht montiert.
Es wurde ein Beispiel erläutert, in welchem die ersten Jumper-Widerstände an zwei Zellenspannungserkennungsleitungen und Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind oder nicht. Die ersten Jumper-Widerstände können jedoch abhängig davon, ob jede der Batteriezellen benutzt wird oder nicht, auch an mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungserkennungsleitungen und mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungsentladeleitungen montiert sein oder nicht.
In einem Batteriepack 50 sind das in der ersten Ausführungsform beschriebene Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 und eine Batteriegruppe, die durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen die zusammengesetzte Batterie 1 bildet, in dasselbe Gehäuse eingebaut.
Obwohl oben Bezug nehmend auf 3 die Schaltungskonfiguration einer gemeinsamen Batteriesteuerplatine für zusammengesetzte Batterien mit maximal 24 Zellen erläutert wurde, ist es möglich, diese für eine zusammengesetzte Batterie mit mehr als 24 Zellen anzupassen, indem die Zahl der Kanäle des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 und die Zahl der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5 entsprechend erhöht wird. In diesem Fall sind die Jumper-Widerstände an Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL auf einer vom Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verwalteten Hochpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie montiert.
Als Nächstes wird die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung erläutert, die eine wesentliche elektrische Eigenschaft des Batteriesystem-Überwachungsgeräts darstellt.
Wie bei der gemeinsamen Batteriesteuerplatine, die im Vergleichsbeispiel von 2 dargestellt ist, ist in einem Fall, in welchem die Jumper-Widerstände zur Zellenumschaltung vor den Abzweigpunkten der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und den Zellenspannungsentladeleitungen BL an den Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL montiert sind, der Einfluss des Spannungsabfalls gering, wenn die Zellen entladen werden, da der durch den Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 fließende Ableitstrom mehrere µA beträgt.
Wenn die Zelle jedoch entladen wird, erhöht sich der Spannungsabfall aufgrund der Impedanz der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL, da ein Entladestrom mit mehreren zehn mA fließt. Ein gängiger Jumper-Widerstand hat einen Widerstandswert von 50 bis 100 mΩ, und der Erkennungsfehler der Zellenspannung, der auf die Jumper-Widerstände zurückzuführen ist, beträgt mehrere mV. Daher liegt ein Problem vor, dass dieser Einfluss mit zunehmendem Zellentladestrom größer wird.
Im Folgenden wird die Verschlechterung der Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zelle erläutert. Wenn zum Beispiel ein Widerstandswert eines Entladewiderstands 4 30 Ω ist, eine Zellenspannung 3,6 V ist, ein Widerstandswert der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL 100 mΩ ist, der an der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL montierte Jumper-Widerstand 50 mΩ aufweist und ein ON-Widerstand des Zellenentladeschalters 7 2 Ω ist, ist der Zellenladestrom I gemäß Gleichung (1) 57,78 mA, und der Zellenspannungserkennungswert V ist gemäß Gleichung (2) 17,34 mV. $I = 3,6 / ((30 + 0,1 + 0,05) \times 2 + 2) = 0,05778$
$V = 0,05778 \times (0,1 + 0,05) \times 2 = 0,01734$
Wenn an der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL kein Jumper-Widerstand vorhanden ist, ist der Zellenentladestrom I gemäß Gleichung (3) 57,78 mA und der Zellenspannungserkennungswert V ist gemäß Gleichung (4) 11,58 mV. $I = 3,6 / ((30 + 0,1) \times 2 + 2) = 0,05788$
$V = 0,05788 \times (0,1) \times 2 = 0,01158$
Das heißt, wenn die Zelle durch den Jumper-Widerstand an der Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL entladen wird, wird in der Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung ein Fehler von 5,76 mV erzeugt, wodurch die Erkennungsgenauigkeit verschlechtert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die ersten Jumper-Widerstände 10i, 10j, 10k, 101, 10m, 10n, 10n, 10o und 10p hinter Abzweigpunkten der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und der Zellenspannungsentladeleitungen BL vorgesehen. Wenn die Zelle entladen wird, fließt der Entladestrom daher durch die Jumper-Widerstände 10j, 101, 10n und 10p der Zellenspannungsentladeleitungen BL. Da der Entladestrom jedoch nicht durch die Jumper-Widerstände 10i, 10k, 10m und 10o der Zellenspannungserkennungsleitungen SL fließt, tritt durch die als Maßnahme gegen den Kurzschluss von Batteriezellen montierten Jumper-Widerstände im Prinzip keine Verschlechterung der Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung zu erhöhen, indem der im Vergleichsbeispiel veranschaulichte Einfluss des Jumper-Widerstands auf die Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL beseitigt wird.
- Zweite Ausführungsform -
4(a) und 4(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform dar. In der ersten Ausführungsform sind, wie im Schaltplan für 20 Zellen in 3(b) dargestellt, die Batteriezellen auf der Hochpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L unbenutzt, und die Jumper-Widerstände sind auf der Hochpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L integriert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Schaltungskonfiguration verwendet, in welcher die Batteriezellen auf einer Niederpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L unbenutzt sind und die Jumper-Widerstände auf der Niederpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L integriert sind, wie in 4 dargestellt.
In 4(a) und 4(b) wird als Beispiel eine gemeinsame Batterie-Steuerplatine beschrieben, die zwei Zellenspannungsüberwachungs-ICs für 12 Zellen verwendet. 4(a) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 24 Zellen verwendet wird. 4(b) ist ein Schaltplan, der einen Fall darstellt, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 20 Zellen verwendet wird. In diesen Zeichnungen werden gleiche Elemente wie die der ersten Ausführungsform in 3(a) und 3(b) durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
In der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 4(b) dargestellt ist, wird eine zusammengesetzte Batterie angenommen, in welcher die Zellen 11, 12, 23 und 24 unbenutzt sind und die Zelleneinheiten der Zellen 11, 12, 23 und 24 kurzgeschlossen sind.
Die Jumper-Widerstände 20i, 20k, 20m und 20o sind hinter Abzweigpunkten der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert, und die Jumper-Widerstände 20j, 201, 20n und 20p sind hinter Abzweigpunkten der Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 20i, 20k, 20m und 20o und die Jumper-Widerstände 20j, 201, 20n und 20p sind erste Jumper-Widerstände.
Die Jumper-Widerstände 20t und 20u sind Jumper-Widerstände, um den unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L mit einer Schaltungskonfiguration für 20 Zellen mit Masse (GND) zu verbinden. Ein Masseanschluss des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L ist über eine Masseleitung GL mit der Zellenspannungserkennungsleitung SL der untersten Zelle verbunden. Die Jumper-Widerstände 20t und 20u sind an Verbindungsleitungen zwischen benachbarten Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert. Auch wenn die Jumper-Widerstände in 4 zwischen Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert sind, können die Jumper-Widerstände zwischen Zellenspannungsentladeleitungen BL verbunden sein, wenn der untere Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L über die Zellenspannungsentladeleitung BL mit Masse verbunden ist.
Ferner ist in den Schaltungskonfigurationen, die in 4(a) und 4(b) dargestellt sind, die Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung CL auf der positiven Elektrodenseite der obersten Zelle des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L eine Zellenspannungserkennungs- und
-entladeleitung CL, die der negativen Elektrodenseite der untersten Zelle der oberen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5U gemeinsam ist. Die Jumper-Widerstände 20q, 20r und 20s sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungsentladeleitungen BL und den Zellenspannungserkennungsleitungen SL der obersten Zelle des unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L an Verbindungsleitungen zwischen Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert. Die Jumper-Widerstände 20v, 20w und 20x sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungsentladeleitungen BL und Zellenspannungserkennungsleitungen SL der obersten Zelle der unteren Zellenspannungsüberwachungs-IC 5L an Verbindungsleitungen zwischen benachbarten Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 20q, 20r, 20s, 20t, 20u, 20v, 20v, 20w und 20x sind zweite Jumper-Widerstände.
In der Schaltungskonfiguration für 24 Zellen, die in 4(a) dargestellt ist, sind die ersten Jumper-Widerstände 20i, 20j, 20k, 201, 20m, 20n, 20o und 20p montiert, und die zweiten Jumper-Widerstände 20q, 20r, 20s, 20t, 20u, 20v, 20v, 20w und 20x sind nicht montiert.
In der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 4(b) dargestellt ist, sind die zweiten Jumper-Widerstände 20q, 20r, 20s, 20t, 20u, 20v, 20w und 20x montiert, und die ersten Jumper-Widerstände 20i, 20j, 20k, 201, 20m, 20n, 20n, 20o und 20p sind nicht montiert.
Im Batteriepack 50 sind das in der zweiten Ausführungsform beschriebene Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 und eine Batteriegruppe, die durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen die zusammengesetzte Batterie 1 bildet, in dasselbe Gehäuse eingebaut.
Auch wenn oben Bezug nehmend auf 4 eine Schaltungskonfiguration einer gemeinsamen Batteriesteuerplatine für zusammengesetzte Batterien mit maximal 24 Zellen erläutert wurde, ist es möglich, diese für zusammengesetzte Batterien mit einer beliebigen Zahl von Zellen anzupassen, indem die Zahl der Kanäle des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 und die Zahl der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5 entsprechend erhöht wird. In diesem Fall sind die Jumper-Widerstände an Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL auf der vom Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verwalteten Niederpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie montiert.
Da der vorliegenden Ausführungsform gemäß Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL zu Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL abgezweigt sind und die Jumper-Widerstände zur Zellenumschaltung an abgezweigten Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert sind, ist es möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
- Dritte Ausführungsform -
5(a) und 5(b) stellen jeweils eine Schaltungskonfiguration eines Batteriesystem-Überwachungsgeräts gemäß einer dritten Ausführungsform dar. In der ersten Ausführungsform sind, wie im Schaltplan für 20 Zellen in 3(b) dargestellt, die Batteriezellen auf der Hochpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L unbenutzt, und die Jumper-Widerstände sind auf der oberen Seite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L integriert. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Schaltungskonfiguration verwendet, in welcher die Batteriezellen auf einer Zwischenpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L unbenutzt sind und die Jumper-Widerstände auf der Zwischenpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L integriert sind, wie in 5 dargestellt.
In 5(a) und 5(b) wird als Beispiel eine gemeinsame Batterie-Steuerplatine beschrieben, die zwei Zellenspannungsüberwachungs-ICs für 12 Zellen verwendet. 5(a) ist ein Schaltplan, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 24 Zellen verwendet wird. 5(b) ist ein Schaltplan, bei dem die gemeinsame Batteriesteuerplatine für 20 Zellen verwendet wird. In diesen Zeichnungen werden gleiche Elemente wie die der ersten Ausführungsform in 3(a) und 3(b) durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird ausgelassen.
In der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 5(b) dargestellt ist, wird eine zusammengesetzte Batterie angenommen, in der die Zellen 3, 4, 15 und 16 unbenutzt sind und die Zelleneinheiten der Zellen 3, 4, 15 und 16 kurzgeschlossen sind.
Die Jumper-Widerstände 30i, 30k, 30m und 30o sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert, und die Jumper-Widerstände 30j, 301, 30n und 30p sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL an Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 30i, 30k, 30m und 30o sowie die Jumper-Widerstände 30j, 301, 30n und 30p sind erste Jumper-Widerstände.
In den Schaltungskonfigurationen, die in 5(a) und 5(b) dargestellt sind, sind die Jumper-Widerstände 30q, 30r, 30s und 30t hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungsentladeleitungen BL und Zellenspannungserkennungsleitungen SL der Zellen auf der Zwischenpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L an Verbindungsleitungen zwischen Zellenspannungserkennungsleitungen SL montiert. Die Jumper-Widerstände 30u, 30v, 30w und 30x sind hinter Abzweigpunkten von Zellenspannungsentladeleitungen BL und den Zellenspannungserkennungsleitungen SL der Zellen auf der Zwischenpotenzialseite der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5U und 5L an Verbindungsleitungen zwischen Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert. Die Jumper-Widerstände 30q, 30r, 30s und 30t sowie die Jumper-Widerstände 30u, 30v, 30w und 30x sind zweite Jumper-Widerstände.
In der Schaltungskonfiguration für 24 Zellen, die in 5(a) dargestellt ist, sind die ersten Jumper-Widerstände 30i, 30j, 30k, 301, 30m, 30n, 30o, 30p montiert, und die zweiten Jumper-Widerstände 30q, 30r, 30s, 30t, 30u, 30v, 30v, 30w, 30x sind nicht montiert.
In der Schaltungskonfiguration für 20 Zellen, die in 5(b) dargestellt ist, sind die zweiten Jumper-Widerstände 30q, 30r, 30s, 30t, 30u, 30v, 30w und 30x montiert, und die ersten Jumper-Widerstände 30i, 30j, 30k, 301, 30m, 30n, 30n, 30o und 30p sind nicht montiert.
Im Batteriepack 50 sind das in der dritten Ausführungsform beschriebene Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 und eine Batteriegruppe, die durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen die zusammengesetzte Batterie 1 bildet, in dasselbe Gehäuse eingebaut.
Auch wenn oben Bezug nehmend auf 5 eine Schaltungskonfiguration einer gemeinsamen Batteriesteuerplatine für zusammengesetzte Batterien mit maximal 24 Zellen erläutert wurde, ist es möglich, diese für zusammengesetzte Batterien mit einer beliebigen Zahl von Zellen anzupassen, indem die Zahl der Kanäle des Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 und die Zahl der Zellenspannungsüberwachungs-ICs 5 entsprechend erhöht wird. In diesem Fall sind die Jumper-Widerstände an Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL auf der vom Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verwalteten Zwischenpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie montiert.
Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitungen CL zu Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL abgezweigt sind und die Jumper-Widerstände zur Zellenumschaltung an abgezweigten Zellenspannungserkennungsleitungen SL und Zellenspannungsentladeleitungen BL montiert sind, ist es möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
Der oben beschriebenen Ausführungsform gemäß werden die folgenden Wirkungen erreicht.

(1) Ein Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 umfasst einen Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 für eine Vielzahl von aufladbaren und entladbaren Batteriezellen, die durch Reihenschaltung eine zusammengesetzte Batterie bilden, um eine Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen und die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen, Verbindungsleitungen CL1 bis CLn, die mit positiven Elektroden und negativen Elektroden jeder Batteriezelle verbunden sind, Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn, die von den Verbindungsleitungen CL1 bis CLn abgezweigt sind und mit dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen, Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn, die von den Verbindungsleitungen CL1 bis CLn abgezweigt sind und mit dem Zellenspannungsüberwachungs-IC 5 verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen, und erste Jumper-Widerstände 10i bis 10p, die abhängig davon, ob jede der Batteriezellen benutzt wird oder nicht, an mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungserkennungsleitungen BL1 bis BLn und mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn montiert sind oder nicht. Dadurch ist es möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zelle zu erhöhen.
(2) Das Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 umfasst außerdem zweite Jumper-Widerstände 10q bis 10v, die an Leitungen montiert sind, die benachbarte Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn oder benachbarte Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn miteinander verbinden, wenn eine Batteriezelle nicht benutzt wird. Dadurch ist es bei Verwendung einer gemeinsamen Batteriesteuerplatine möglich, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
(3) Im Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 sind die ersten und die zweiten Jumper-Widerstände 10i bis 10p und 10q bis 10v auf einer Hochpotenzialseite einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 1 bis 12 und einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 13 bis 24 an Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn montiert. Dadurch wird die Batteriesteuerplatine auf der Hochpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie gemeinsam verwendet, wodurch es möglich ist, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
(4) Im Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 sind die ersten und die zweiten Jumper-Widerstände 10i bis 10p und 10q bis 10v auf einer Niederpotenzialseite einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 1 bis 12 und einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 13 bis 24 an Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn montiert. Dadurch wird die Batteriesteuerplatine auf der Niederpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie gemeinsam verwendet, wodurch es möglich ist, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
(5) Im Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 sind die ersten und zweiten Jumper-Widerstände 10i bis 10p und 10q bis 10v auf einer Zwischenpotenzialseite einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 1 bis 12 und einer zusammengesetzten Batterie mit Zellen 13 bis 24 an Zellenspannungserkennungsleitungen SL1 bis SLn und Zellenspannungsentladeleitungen BL1 bis BLn montiert. Dadurch wird die Batteriesteuerplatine auf der Zwischenpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie gemeinsam verwendet, wodurch es möglich ist, die Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung beim Entladen der Zellen zu erhöhen.
(6) Ein Batteriepack umfasst die Batteriesystem-Überwachungsgerät 2 gemäß (1) bis (5) und eine Batteriegruppe, die durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen eine zusammengesetzte Batterie bildet. Dadurch ist es möglich, ein Batteriepack bereitzustellen, das beim Entladen der Zelle eine erhöhte Erkennungsgenauigkeit der Zellenspannung aufweist.

(Modifikationen)
Die vorliegende Erfindung kann umgesetzt werden, indem die oben beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen wie folgt geändert werden.

(1) Auch wenn als Beispiel beschrieben wurde, dass zwei Zellenspannungsüberwachungs-ICs verwendet werden, kann die Anzahl der Zellenspannungsüberwachungs-ICs abhängig von der Anzahl der Zellen der zusammengesetzten Batterie auch eins, drei oder mehr sein.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und andere Ausführungsformen, die im Rahmen des technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung denkbar sind, liegen ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung, solange die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt werden. Die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen sind kombinierbar.
Bezugszeichenliste

1: zusammengesetzte Batterie
2: Batteriesystem-Überwachungsgerät
3: Filterschaltung
4: Entladewiderstand
5: Zellenspannungsüberwachungs-IC
6: Zellenspannungserkennungseinheit
7: Zellenentladeschalter
8: Zellenentladesteuereinheit
50: Batteriesatz
10i bis 10v: Jumper-Widerstand
20i bis 20x: Jumper-Widerstand
30i bis 30x: Jumper-Widerstand
40a bis 40h: Jumper-Widerstand
CL1 bis CLn: Zellenspannungserkennungs- und -entladeleitung
SL1 bis SLn: Zellenspannungserkennungsleitung
BL1 bis BLn: Zellenspannungsentladeleitung
PL: Stromversorgungsleitung Zellenspannungsüberwachungs-IC
GL: Masseleitung Zellenspannungsüberwachungs-IC
VCC: Stromversorgungsanschluss Zellenspannungsüberwachungs-IC
GND: Masseanschluss Zellenspannungsüberwachungs-IC
C1 bis Cn: Zellenspannungserkennungsanschluss Zellenspannungsüberwachungs-IC
SW1 bis: SWn Zellenspannungsentladeanschluss Zellenspannungsüberwachungs-IC

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011075504 A [0006]

Claims

Batteriesystem-Überwachungsgerät, umfassend: eine Zellenspannungsüberwachungsschaltung für eine Vielzahl von aufladbaren und entladbaren Batteriezellen, die durch Reihenschaltung eine zusammengesetzte Batterie bilden, um eine Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen und die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen; Verbindungsleitungen, die mit positiven Elektroden und negativen Elektroden jeder Batteriezelle verbunden sind; Zellenspannungserkennungsleitungen, die von den Verbindungsleitungen abgezweigt sind und mit der Zellenspannungsüberwachungsschaltung verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu erkennen; Zellenspannungsentladeleitungen, die von den Verbindungsleitungen abgezweigt sind und mit der Zellenspannungsüberwachungsschaltung verbunden sind, um die Zellenspannung jeder Batteriezelle zu entladen; und erste Jumper-Widerstände, die abhängig davon, ob jede der Batteriezellen benutzt wird oder nicht, an mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungserkennungsleitungen und mindestens einer von der Vielzahl von Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind oder nicht.
Batteriesystem-Überwachungsgerät nach Anspruch 1, außerdem umfassend zweite Jumper-Widerstände, die an Leitungen montiert sind, die benachbarte Zellenspannungserkennungsleitungen oder benachbarte Zellenspannungsentladeleitungen miteinander verbinden, wenn eine Batteriezelle nicht benutzt wird.
Batteriesystem-Überwachungsgerät nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Jumper-Widerstände auf einer Hochpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie an Zellenspannungserkennungsleitungen und Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind.
Batteriesystem-Überwachungsgerät nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Jumper-Widerstände auf einer Niederpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie an Zellenspannungserkennungsleitungen und Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind.
Batteriesystem-Überwachungsgerät nach Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Jumper-Widerstände auf einer Zwischenpotenzialseite der zusammengesetzten Batterie an Zellenspannungserkennungsleitungen und Zellenspannungsentladeleitungen montiert sind.
Batteriepack, umfassend: das Batteriesystem-Überwachungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und eine Batteriegruppe, die durch Reihenschaltung einer Vielzahl von Batteriezellen eine zusammengesetzte Batterie bildet.