電壓檢測裝置的製作方法
2023-10-04 10:33:29 5
專利名稱：電壓檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種包括多個電池組的電池系統所使用的電壓檢測裝置，在每個電池組中，由二次電池構成的多個單元電池連接在一起。
背景技術：
除了用於驅動引擎的低壓系統電路，混合動カ車輛的電路還包括用於驅動電機的高壓系統電路。蓄電池組用作高壓系統電路的電源。蓄電池組包括由串連的二次電池構成的多個單元電池。在專利文獻I的電源系統中，在電池控制箱內包括其上安裝有電池控制器的電路板。電池控制器是經由檢測線束分別連接到構成蓄電池塊的單個電池的高壓系統電路，並且該高壓系統經由通信線束通過絕緣電路連接到作為低壓系統的蓄電池控制器。從其上安裝有電池控制器的電路板對電池組模塊分別引出檢測線束。電池控制器周期性地檢測單個電池的端電壓，以存儲檢測結果，並且當電池控制器從蓄電池控制器收到指令吋，電池控制器將存儲的檢測結果發送到蓄電池控制器。引文清單專利文獻 [專利文獻I] JP-A-2008-28923
發明內容
技術問題在上面描述的現有電源系統中，由於檢測線束從構成蓄電池塊的單電池引出到向其上安裝有電池控制器的電路板，所以布置線束花費ー些勞動時間，這操作性使變差。此夕卜，當車輛發生碰撞時，檢測線束斷開，從而引起短路，導致電源系統起火併開始冒煙的可能性。解決問題的方案鑑於上述問題，已經進行了本發明，並且本發明的目的是提供ー種能夠解決上述問題的電壓檢測裝置。為了實現上述目的，提供了一種用於包括第一電池組、第二電池組和第三電池組的電池系統的電壓檢測裝置，其中在第一、第二和第三電池組的每個中，多個由二次電池構成的單元電池互相連接在一起，電壓檢測裝置包括第一電路板，設置在第一電池組上，並且包括第一電壓檢測部分，用於檢測第一電池組的電壓；控制部分，用於控制第一電壓檢測部分；以及第一絕緣裝置，用於使第一電壓檢測部分與控制部分相連；第二電路板，設置在第二電池組上，並且包括第二電壓檢測部分，用於檢測第二電池組的電壓；以及
第二絕緣裝置，用於使第二電壓檢測部分與控制部分相連；以及第三電路板設置在第三電池組上，並且包括與第二電壓檢測部分串聯用於檢測第三電池組的電壓的第三電壓檢測部分，其中控制部分控制第二電壓檢測部分和第三電壓檢測部分。
優選地，第一電壓檢測部分、第二電壓檢測部分和第三電壓檢測部分至少之ー包括分別用於檢測多個包括在要檢測的相應電池組中的模塊的電壓檢測電路。優選地，電壓檢測電路分別檢測排列在每個模塊的兩端的單元電池之間的電壓，並且電壓檢測電路串聯。根據本發明，包括電壓檢測電路的電路板安裝在要檢測其電壓的電池組上，以在第一電路板的控制電路與第二和第三電路板之間順次發送信息。因此，可以將用於檢測電壓的線束的數量和布置線束的距離降低到低水平。此外，可以節省布置線束所需的勞動時間。此外，防止車輛發生碰撞時出現短路。此外，可以防止電源系統起火併且冒畑。
圖I是示意性示出本發明實施例的電池系統的構造的透視圖。圖2是概念性示出包括在電池系統中的電壓檢測裝置的電路構造的方框圖。圖3是示出包括在電壓檢測裝置中的第一電路板的電路構造的例子的方框圖。圖4是示出包括在電壓檢測裝置中的第二電路板的電路構造的例子的方框圖。圖5是示出包括在電壓檢測裝置中的第三電路板的電路構造的例子的方框圖。參考符號清單I 電壓檢測裝置2A:第一電路板3A:第二電路板4A:第三電路板21、31、41:電池組22、32、42 :高壓檢測部分(電壓檢測部分)23、33、43 :高壓檢測電路(電壓檢測電路)24、34 :絕緣裝置25:控制電路231至23N :高壓檢測電路(電壓檢測電路)331至33N :高壓檢測電路(電壓檢測電路)231至235 :高壓檢測IC (電壓檢測電路)331至33N :高壓檢測IC (電壓檢測電路)23、37、47:電纜52、53:電纜
具體實施例方式下面，將參考附圖來說明本發明的實施例。圖I是示意性示出本發明實施例的電池系統的構造的透視圖。圖2是概念性示出包括在電池系統中的電壓檢測裝置的電路構造的方框圖。請注意，在下面的說明中，下面的說明中使用的垂直方向在說明中使用的各個附圖中示出了。出於解釋的目的示出這些垂直方向，當然，實際的構造可以與附圖所示的構造不同。圖I所示的電池系統用於對作為混合電能車輛(HEV)的驅動源的電機提供電功率。該電池系統包括電池組21、31、41，在每個電池組中，由諸如鎳氫電池或者鋰電池的二次電池構成的多個單元電池串聯。每個電池組21、31、41都被劃分為分別包括多個單元電池的模塊，並且圖I所示的電壓檢測裝置逐塊控制電壓和電池溫度。電壓檢測裝置I包括安裝在電池組21上的第一電路板2A、安裝在電池組31上的第二電路板3A和安裝在電池組41上的第三電路板4A。如圖2所示，第一電路板2A包括對包括在電池組21中的單元電池設置的高壓檢測電路23 (高壓檢測部分22);控制電路25，用於控制包括在電壓檢測裝置I中的電路的エ 作；以及絕緣裝置24，用於以電絕緣的狀態將高壓檢測電路23與控制電路25連接。高壓檢測電路23是用於檢測包括在模塊中的各單元電池的電壓的電路。在第一電路板2A上，安裝與包括在電池組21中的單元電池的數量相同數量的電壓檢測電路23。在電池組21包括N個模塊的情況下，在第一電路板2A上安裝N個高壓檢測電路231至23N。電壓檢測電路23通過利用開關順次切換單元電池而使用運算放大器順次放大各單元電池的兩端電壓，並且利用AD轉換器轉換已放大的電壓供輸出。高壓檢測電路231至23N串聯，並且在高壓檢測電路231至23N之間實現菊花鏈式通信(菊花鏈通信)。 控制電路25是用於控制電路板2A、3A、4A的電壓的檢測並且由微型計算機構成的電路。絕緣裝置24由將光用作介質的光耦合器或者將磁用作介質的磁耦合器構成的。圖3示出在電池組21包括五個單元電池的情況下安裝在電池組21上的第一電路板2A的構造的例子。在第一電路板2A上，安裝了每個都包括高壓檢測電路23的高壓檢測IC 231至235，同時該高壓檢測IC 231至235與絕緣裝置241、242串聯。此外，高壓檢測IC 231至235經由絕緣裝置243、244與控制電路25並聯。包括在電池組21的模塊中的各單元電池的端子經由電纜27連接到高壓檢測IC 231至235。此外，用於檢測包括在電池組21的模塊中的單元電池的電池溫度的溫度傳感器經由電纜27連接到高壓檢測IC 231至235。如圖3中的箭頭所示，高壓檢測IC 235經由絕緣裝置241收到由控制電路25發送的控制信號。此後，通過菊花鏈通信，從高壓檢測IC235到高壓檢測IC 231順次發送控制信號。然後，通過菊花鏈通信從高壓檢測IC 232到高壓檢測IC 235順次發送高壓檢測IC 231至235的電壓檢測結果和電池溫度檢測結果，並經由絕緣裝置242將它們送到控制電路25。經由絕緣裝置243、244，在控制電路25與高壓檢測IC 231至235之間分別有效發送和接收信號。如圖2所示，第二電路板3A包括對包括在電池組31中的單元電池設置的高壓檢測電路33 (高壓檢測部分32);以及絕緣裝置34，以電絕緣的狀態將高壓檢測電路33與第一電路板2A的控制電路25連接。此外，第三電路板4A包括對包括在電池組41中的單元電池設置的高壓檢測電路43 (高壓檢測部分42)。高壓檢測電路33、43是用於檢測包括在電池組31、41的模塊中的單元電池的相應電壓的電路，並且每個都具有與第一電路板2A的高壓檢測電路23相同的構造。在電路板3A、4A上，安裝與包括在電池組31、41中的單元電池的數量相同數量的高壓檢測電路33、43。第二電路板3A上的高壓檢測電路331至33N和第三電路板4A上的高壓檢測電路431至43N串聯，並且在高壓檢測電路331至33N與高壓檢測電路431至43N之間分別有效進行菊花鏈通信。圖4示出在電池組31包括五個單元電池的情況下安裝在電池組31上的第二電路板3A的構造的例子。此外，圖5示出在電池組41包括五個單元電池的情況下安裝在電池組41上的第三電路板4A的構造的例子。如圖4所示，在第二電路板3A上，安裝上述每個都包括高壓檢測電路23的高壓檢測IC 331至335，同時與絕緣裝置341、342串聯。此外，高壓檢測IC 331至335經由絕緣裝置343、344與第一電路板2A上的控制電路25並聯。包括在電池組31的模塊中的各單元電池的端子和用於檢測單元電池的電池溫度的溫度傳感器電 纜37連接到高壓檢測IC 331至 335。如圖4中的箭頭所示，由控制電路25發送的控制信號經由絕緣裝置341從電纜52輸入高壓檢測IC 335，此後，通過菊花鏈通信，從高壓檢測IC 335到高壓檢測IC 331順次發送控制信號。然後，通過菊花鏈通信從高壓檢測IC 332到高壓檢測IC 335順次發送高壓檢測IC 331至335的電壓檢測結果和電池溫度檢測結果，然後，經由絕緣裝置342將它們送到第一電路板2A上的控制電路25。經由電纜52和絕緣裝置343、344，在第一電路板2A上的控制電路25與高壓檢測IC 331至335之間分別有效發送和接收信號。如圖5所示，在第三電路板4A上，安裝上述每個都包括高壓檢測電路23的高壓檢測IC 431至435，同時經由電纜53和布線49與第二電路板3A上的高壓檢測IC 331至335串聯。此外，高壓檢測IC 431至435通過電纜53、第二電路板3A上的絕緣裝置343、344以及電纜52與第一電路板2A上的控制電路25並聯。包括在電池組41的模塊中的各單元電池的端子和用於檢測單元電池的單元電池溫度的溫度傳感器經由電纜47連接到高壓檢測IC 431 至 435。如圖5中的箭頭所示，發送到第二電路板3A上的高壓檢測IC 331至335的控制信號通過電纜53和布線49輸入高壓檢測IC 435，此後，通過菊花鏈通信，從高壓檢測IC 435到高壓檢測IC 431順次發送控制信號。然後，通過菊花鏈通信從高壓檢測IC 431到高壓檢測IC 435順次發送高壓檢測IC 431至435的電壓檢測結果和電池溫度檢測結果，然後，經由電纜53和布線49，電壓檢測結果和電池溫度檢測結果輸入第二電路板3A上的高壓檢測IC 231，然後，以與進行高壓檢測IC 331至335的檢測結果相同的方式，將它們送到控制電路25。經由電纜52、53和絕緣裝置343、344，在第一電路板2A上的控制電路25與高壓檢測IC 432至435之間分別有效發送和接收信號。將利用圖3至5來描述用於檢測電池組21至41的各個電壓的電壓檢測裝置I的操作。第一電路板2A上的控制電路25通過絕緣裝置24將激活信號發送到第一電路板2A上的高壓檢測IC 231至235。該激活信號是用於接通和斷開從電池組21至41到高壓檢測IC 231至235的電壓供給的信號，並且被分別發送到相應高壓檢測IC 231至235。當由激活信號接通電壓供給時，從電池組21至41對高壓檢測IC 231至235供給電壓，從而在電池組21上進行電壓檢測和單元電池溫度檢測。此外，控制電路25將檢測指令發送到絕緣裝置24。通過菊花鏈通信，從高壓檢測IC 235到高壓檢測IC 231順次發送被發送到絕緣裝置23的檢測指令，從而在高壓檢測IC 231至235進行電壓檢測。激活信號經由第二電路板3A上的絕緣裝置34被發送到第二電路板3A上的高壓檢測IC 331至335以及第三電路板4A上的高壓檢測IC431至435，從而，由電池組31、41分別對高壓檢測IC 331至335和高壓檢測IC 431至435的電壓供給有效。此外，控制電路25將檢測指令發送到絕緣裝置34。通過菊花鏈通信，從高壓檢測IC 335到高壓檢測IC331順次發送被發送到絕緣裝置34的檢測指令，然後，通過菊花鏈通信，從第三電路板4A上的高壓檢測IC 435到高壓檢測IC 431順次發送該檢測指令，從而在第二電路板3A和第三電路板4A上進行電壓檢測。通過菊花鏈通信，從連接到絕緣裝置24 —側的高壓檢測IC 231至235到高壓檢測IC 232至235順次發送第一電路板2A上的高壓檢測IC 231至235的檢測結果，而後，該檢測結果從絕緣裝置24發送到控制電路25。此外，通過菊花鏈通信，第二電路板3A上的 高壓檢測IC 331至335上的和第三電路板4A上的高壓檢測IC 431至435的檢測結果被順次發送到連接到第二電路板3A上的絕緣裝置34 —側的高壓檢測IC 332至335和432至435，而後，該檢測結果從絕緣裝置34發送到控制電路25。因此，如上所述，根據該實施例，用於檢測電池組21、31、41的電壓的高壓檢測電路23、33、43配置在安裝在電池系統中包括的電池組21、31、41上的電路板2A、3A、4A上，並且設置在第一電路板2A上的控制電路25與第二和第三電路板3A、4A上的高壓檢測電路33,43串聯，用於通過菊花鏈通信在第二和第三電路板3A、4A與控制電路25之間順次傳輸信息。因此，通過布置與電路板2A、3A、4A連接在一起的電纜52、53，可以在電池組21、31、41檢測電壓。因為該原因，用於檢測電壓的線束的數量和布置線束的距離可以被降低到低水平，因此，可以節省布置線束所需的勞動時間。此外，由於可以降低線束的數量和布置線束的距離，所以可以降低電壓檢測線束被斷開的風險，從而在車輛發生碰撞時，可以防止發生短路，否則，電池系統可能發生起火冒畑。此外，第二電路板3A上的高壓檢測電路33與第三電路板4A上的高壓檢測電路43串聯，用於通過菊花鏈通信，在第二和第三電路板3A、4A與控制電路25之間順次傳輸信息。因此，不必在第三電路板4A上設置絕緣裝置，因此，可以相應降低電路安裝空間和成本。此夕卜，布線或者線束不必從第一電路板2A上的控制電路25布置到第三電路板3A，因此，還可以減少控制電路25的通信端ロ的數量。由於高壓檢測電路23、33、43分別安裝在多個電路板2A、3A、4A上，所以如果高壓檢測電路23、33、43的一部分發生故障，僅須替換包括故障高壓檢測電路的電路板2A、3A、4A的電路板。因此，可以再利用電路板2A、3A、4A，因此，可以提供環境友好的配置。在該實施例中，儘管描述了包括三個電路板2A、3A、4A的電壓檢測裝置1，但是能夠根據電池系統中設置的電池組的數量確定電壓檢測裝置I中設置的電路板的數量。例如，在電池系統包括三個以上的電池組的情況下，可以採用與第三電路板4A具有相同構造的電池組安裝在第四電池組和前面的電池組上，並且安裝在第四電池組和前面的電池組上的電路板與第二電路板4A串聯的構造。對應於聞壓檢測電路431的上部電路板上的聞壓檢測電路和對應於聞壓檢測電路43N的下部電路板的聞壓檢測電路串聯，以在比第_■電路板3A低的級別布置構成電路板的電路板之間進行菊花鏈通信。此外，可以根據包括在各電池組21、31、41中的單元電池的數量，確定要包括在各電路板2A、3A、4A中的高壓檢測IC的數量，並且電路板不一定必須包括多個高壓檢測1C。儘管針對優選實施例示出並且描述了本發明，但是本技術領域內的技術人員顯而易見，根據本發明的技術，可以進行各種變更和修改。顯然，這些變更和修改在所附權利要求書限定的本發明的意在實質範圍內。本申請基於2010年2月15日提交的第2010-30342號日本專利申請，在此，通過引用併入該專利申請的內容。
エ業實用性本發明提供了ー種用於檢測電池組的電壓、可以減少線束的數量和用於布置線束的距離的電壓檢測裝置。此外，可以節省布置線束的勞動時間。此外，可以防止車輛發生碰撞時發生短路。
權利要求
1.ー種包括第一電池組、第二電池組和第三電池組的電池系統所用的電壓檢測裝置，其中在所述第一、第二和第三電池組的每個中，多個由二次電池構成的單元電池互相連接，所述電壓檢測裝置包括 設置在所述第一電池組上的第一電路板，並且包括 第一電壓檢測部分，其檢測所述第一電池組的電壓； 控制部分，其控制所述第一電壓檢測部分；以及 第一絕緣裝置，其使所述第一電壓檢測部分與所述控制部分相連； 設置在所述第二電池組上的第二電路板，並且包括 第二電壓檢測部分，其檢測所述第二電池組的電壓；以及第二絕緣裝置，其使所述第二電壓檢測部分與所述控制部分相連；以及設置在第三電池組上的第三電路板，並且包括與所述第二電壓檢測部分串聯並檢測所述第三電池組的電壓的第三電壓檢測部分， 其中，所述控制部分控制所述第二電壓檢測部分和所述第三電壓檢測部分。
2.根據權利要求I所述的電壓檢測裝置，其中，所述第一電壓檢測部分、所述第二電壓檢測部分和所述第三電壓檢測部分中的至少ー個包括電壓檢測電路，用於分別檢測包含在待檢測的相應電池組中的多個模塊。
3.根據權利要求2所述的電壓檢測裝置，其中，每個所述電壓檢測電路檢測排列在每個所述模塊的兩端處的單元電池之間的電壓；並且 其中，所述電壓檢測電路串聯。
全文摘要
一種電壓檢測裝置(1)包括分別設置在電池系統的第一(21)至第三(41)電池組上的第一(2A)至第三電路板(4A)。第一電路板(2A)包括檢測第一電池組(21)的電壓的第一電壓檢測部分(22)，控制第一電壓檢測部分(22)的控制部分(25)，以及使第一電壓檢測部分(22)與控制部分(25)相連的第一絕緣裝置(24)。第二電路板(3A)包括檢測第二電池組(31)的電壓的第二電壓檢測部分(32)，以及使第二電壓檢測部分(32)與控制部分(25)相連第二絕緣裝置(34)。第三電路板(4A)包括與第二電壓檢測部分(32)串聯並且檢測第三電池組(4A)的電壓的第三電壓檢測部分(42)。控制部分(25)控制第二(32)和第三(42)電壓檢測部分。
文檔編號H01M10/02GK102869534SQ201180009670
公開日2013年1月9日 申請日期2011年2月15日 優先權日2010年2月15日
發明者關崎將士, 石川聰 申請人:矢崎總業株式會社