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CN102869534A - 电压检测装置 - Google Patents

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CN102869534A CN2011800096704A CN201180009670A CN102869534A CN 102869534 A CN102869534 A CN 102869534A CN 2011800096704 A CN2011800096704 A CN 2011800096704A CN 201180009670 A CN201180009670 A CN 201180009670A CN 102869534 A CN102869534 A CN 102869534A
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Abstract

一种电压检测装置(1)包括分别设置在电池系统的第一(21)至第三(41)电池组上的第一(2A)至第三电路板(4A)。第一电路板(2A)包括检测第一电池组(21)的电压的第一电压检测部分(22)，控制第一电压检测部分(22)的控制部分(25)，以及使第一电压检测部分(22)与控制部分(25)相连的第一绝缘装置(24)。第二电路板(3A)包括检测第二电池组(31)的电压的第二电压检测部分(32)，以及使第二电压检测部分(32)与控制部分(25)相连第二绝缘装置(34)。第三电路板(4A)包括与第二电压检测部分(32)串联并且检测第三电池组(4A)的电压的第三电压检测部分(42)。控制部分(25)控制第二(32)和第三(42)电压检测部分。

Description

电压检测装置
技术领域
本发明涉及一种包括多个电池组的电池系统所使用的电压检测装置，在每个电池组中，由二次电池构成的多个单元电池连接在一起。
背景技术
除了用于驱动引擎的低压系统电路，混合动力车辆的电路还包括用于驱动电机的高压系统电路。蓄电池组用作高压系统电路的电源。蓄电池组包括由串连的二次电池构成的多个单元电池。
在专利文献1的电源系统中，在电池控制箱内包括其上安装有电池控制器的电路板。电池控制器是经由检测线束分别连接到构成蓄电池块的单个电池的高压系统电路，并且该高压系统经由通信线束通过绝缘电路连接到作为低压系统的蓄电池控制器。从其上安装有电池控制器的电路板对电池组模块分别引出检测线束。电池控制器周期性地检测单个电池的端电压，以存储检测结果，并且当电池控制器从蓄电池控制器收到指令时，电池控制器将存储的检测结果发送到蓄电池控制器。
引文清单
专利文献
[专利文献1]JP-A-2008-289234
发明内容
技术问题
在上面描述的现有电源系统中，由于检测线束从构成蓄电池块的单电池引出到向其上安装有电池控制器的电路板，所以布置线束花费一些劳动时间，这操作性使变差。此外，当车辆发生碰撞时，检测线束断开，从而引起短路，导致电源系统起火并开始冒烟的可能性。
解决问题的方案
鉴于上述问题，已经进行了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够解决上述问题的电压检测装置。
为了实现上述目的，提供了一种用于包括第一电池组、第二电池组和第三电池组的电池系统的电压检测装置，其中在第一、第二和第三电池组的每个中，多个由二次电池构成的单元电池互相连接在一起，电压检测装置包括：
第一电路板，设置在第一电池组上，并且包括：
第一电压检测部分，用于检测第一电池组的电压；
控制部分，用于控制第一电压检测部分；以及
第一绝缘装置，用于使第一电压检测部分与控制部分相连；
第二电路板，设置在第二电池组上，并且包括：
第二电压检测部分，用于检测第二电池组的电压；以及
第二绝缘装置，用于使第二电压检测部分与控制部分相连；以及
第三电路板设置在第三电池组上，并且包括与第二电压检测部分串联用于检测第三电池组的电压的第三电压检测部分，
其中控制部分控制第二电压检测部分和第三电压检测部分。
优选地，第一电压检测部分、第二电压检测部分和第三电压检测部分至少之一包括分别用于检测多个包括在要检测的相应电池组中的模块的电压检测电路。
优选地，电压检测电路分别检测排列在每个模块的两端的单元电池之间的电压，并且电压检测电路串联。
根据本发明，包括电压检测电路的电路板安装在要检测其电压的电池组上，以在第一电路板的控制电路与第二和第三电路板之间顺次发送信息。因此，可以将用于检测电压的线束的数量和布置线束的距离降低到低水平。此外，可以节省布置线束所需的劳动时间。此外，防止车辆发生碰撞时出现短路。此外，可以防止电源系统起火并且冒烟。
附图说明
图1是示意性示出本发明实施例的电池系统的构造的透视图。
图2是概念性示出包括在电池系统中的电压检测装置的电路构造的方框图。
图3是示出包括在电压检测装置中的第一电路板的电路构造的例子的方框图。
图4是示出包括在电压检测装置中的第二电路板的电路构造的例子的方框图。
图5是示出包括在电压检测装置中的第三电路板的电路构造的例子的方框图。
参考符号清单
1：电压检测装置
2A：第一电路板
3A：第二电路板
4A：第三电路板
21、31、41：电池组
22、32、42：高压检测部分（电压检测部分）
23、33、43：高压检测电路（电压检测电路）
24、34：绝缘装置
25：控制电路
231至23N：高压检测电路（电压检测电路）
331至33N：高压检测电路（电压检测电路）
231至235：高压检测IC（电压检测电路）
331至33N：高压检测IC（电压检测电路）
23、37、47：电缆
52、53：电缆
具体实施方式
下面，将参考附图来说明本发明的实施例。
图1是示意性示出本发明实施例的电池系统的构造的透视图。图2是概念性示出包括在电池系统中的电压检测装置的电路构造的方框图。请注意，在下面的说明中，下面的说明中使用的垂直方向在说明中使用的各个附图中示出了。出于解释的目的示出这些垂直方向，当然，实际的构造可以与附图所示的构造不同。
图1所示的电池系统用于对作为混合电能车辆（HEV）的驱动源的电机提供电功率。该电池系统包括电池组21、31、41，在每个电池组中，由诸如镍氢电池或者锂电池的二次电池构成的多个单元电池串联。每个电池组21、31、41都被划分为分别包括多个单元电池的模块，并且图1所示的电压检测装置逐块控制电压和电池温度。
电压检测装置1包括：安装在电池组21上的第一电路板2A、安装在电池组31上的第二电路板3A和安装在电池组41上的第三电路板4A。
如图2所示，第一电路板2A包括：对包括在电池组21中的单元电池设置的高压检测电路23（高压检测部分22）；控制电路25，用于控制包括在电压检测装置1中的电路的工作；以及绝缘装置24，用于以电绝缘的状态将高压检测电路23与控制电路25连接。
高压检测电路23是用于检测包括在模块中的各单元电池的电压的电路。在第一电路板2A上，安装与包括在电池组21中的单元电池的数量相同数量的电压检测电路23。在电池组21包括N个模块的情况下，在第一电路板2A上安装N个高压检测电路231至23N。电压检测电路23通过利用开关顺次切换单元电池而使用运算放大器顺次放大各单元电池的两端电压，并且利用AD转换器转换已放大的电压供输出。高压检测电路231至23N串联，并且在高压检测电路231至23N之间实现菊花链式通信（菊花链通信）。
控制电路25是用于控制电路板2A、3A、4A的电压的检测并且由微型计算机构成的电路。绝缘装置24由将光用作介质的光耦合器或者将磁用作介质的磁耦合器构成的。
图3示出在电池组21包括五个单元电池的情况下安装在电池组21上的第一电路板2A的构造的例子。在第一电路板2A上，安装了每个都包括高压检测电路23的高压检测IC 231至235，同时该高压检测IC 231至235与绝缘装置241、242串联。此外，高压检测IC 231至235经由绝缘装置243、244与控制电路25并联。包括在电池组21的模块中的各单元电池的端子经由电缆27连接到高压检测IC 231至235。此外，用于检测包括在电池组21的模块中的单元电池的电池温度的温度传感器经由电缆27连接到高压检测IC 231至235。
如图3中的箭头所示，高压检测IC 235经由绝缘装置241收到由控制电路25发送的控制信号。此后，通过菊花链通信，从高压检测IC235到高压检测IC 231顺次发送控制信号。然后，通过菊花链通信从高压检测IC 232到高压检测IC 235顺次发送高压检测IC 231至235的电压检测结果和电池温度检测结果，并经由绝缘装置242将它们送到控制电路25。经由绝缘装置243、244，在控制电路25与高压检测IC 231至235之间分别有效发送和接收信号。
如图2所示，第二电路板3A包括：对包括在电池组31中的单元电池设置的高压检测电路33（高压检测部分32）；以及绝缘装置34，以电绝缘的状态将高压检测电路33与第一电路板2A的控制电路25连接。此外，第三电路板4A包括对包括在电池组41中的单元电池设置的高压检测电路43（高压检测部分42）。
高压检测电路33、43是用于检测包括在电池组31、41的模块中的单元电池的相应电压的电路，并且每个都具有与第一电路板2A的高压检测电路23相同的构造。在电路板3A、4A上，安装与包括在电池组31、41中的单元电池的数量相同数量的高压检测电路33、43。第二电路板3A上的高压检测电路331至33N和第三电路板4A上的高压检测电路431至43N串联，并且在高压检测电路331至33N与高压检测电路431至43N之间分别有效进行菊花链通信。
图4示出在电池组31包括五个单元电池的情况下安装在电池组31上的第二电路板3A的构造的例子。此外，图5示出在电池组41包括五个单元电池的情况下安装在电池组41上的第三电路板4A的构造的例子。
如图4所示，在第二电路板3A上，安装上述每个都包括高压检测电路23的高压检测IC 331至335，同时与绝缘装置341、342串联。此外，高压检测IC 331至335经由绝缘装置343、344与第一电路板2A上的控制电路25并联。包括在电池组31的模块中的各单元电池的端子和用于检测单元电池的电池温度的温度传感器电缆37连接到高压检测IC 331至335。
如图4中的箭头所示，由控制电路25发送的控制信号经由绝缘装置341从电缆52输入高压检测IC 335，此后，通过菊花链通信，从高压检测IC 335到高压检测IC 331顺次发送控制信号。然后，通过菊花链通信从高压检测IC 332到高压检测IC 335顺次发送高压检测IC 331至335的电压检测结果和电池温度检测结果，然后，经由绝缘装置342将它们送到第一电路板2A上的控制电路25。经由电缆52和绝缘装置343、344，在第一电路板2A上的控制电路25与高压检测IC 331至335之间分别有效发送和接收信号。
如图5所示，在第三电路板4A上，安装上述每个都包括高压检测电路23的高压检测IC 431至435，同时经由电缆53和布线49与第二电路板3A上的高压检测IC 331至335串联。此外，高压检测IC 431至435通过电缆53、第二电路板3A上的绝缘装置343、344以及电缆52与第一电路板2A上的控制电路25并联。包括在电池组41的模块中的各单元电池的端子和用于检测单元电池的单元电池温度的温度传感器经由电缆47连接到高压检测IC 431至435。
如图5中的箭头所示，发送到第二电路板3A上的高压检测IC 331至335的控制信号通过电缆53和布线49输入高压检测IC 435，此后，通过菊花链通信，从高压检测IC 435到高压检测IC 431顺次发送控制信号。然后，通过菊花链通信从高压检测IC 431到高压检测IC 435顺次发送高压检测IC 431至435的电压检测结果和电池温度检测结果，然后，经由电缆53和布线49，电压检测结果和电池温度检测结果输入第二电路板3A上的高压检测IC 231，然后，以与进行高压检测IC 331至335的检测结果相同的方式，将它们送到控制电路25。经由电缆52、53和绝缘装置343、344，在第一电路板2A上的控制电路25与高压检测IC 432至435之间分别有效发送和接收信号。
将利用图3至5来描述用于检测电池组21至41的各个电压的电压检测装置1的操作。第一电路板2A上的控制电路25通过绝缘装置24将激活信号发送到第一电路板2A上的高压检测IC 231至235。该激活信号是用于接通和断开从电池组21至41到高压检测IC 231至235的电压供给的信号，并且被分别发送到相应高压检测IC 231至235。当由激活信号接通电压供给时，从电池组21至41对高压检测IC 231至235供给电压，从而在电池组21上进行电压检测和单元电池温度检测。此外，控制电路25将检测指令发送到绝缘装置24。通过菊花链通信，从高压检测IC 235到高压检测IC 231顺次发送被发送到绝缘装置23的检测指令，从而在高压检测IC 231至235进行电压检测。
激活信号经由第二电路板3A上的绝缘装置34被发送到第二电路板3A上的高压检测IC 331至335以及第三电路板4A上的高压检测IC431至435，从而，由电池组31、41分别对高压检测IC 331至335和高压检测IC 431至435的电压供给有效。此外，控制电路25将检测指令发送到绝缘装置34。通过菊花链通信，从高压检测IC 335到高压检测IC 331顺次发送被发送到绝缘装置34的检测指令，然后，通过菊花链通信，从第三电路板4A上的高压检测IC 435到高压检测IC 431顺次发送该检测指令，从而在第二电路板3A和第三电路板4A上进行电压检测。
通过菊花链通信，从连接到绝缘装置24一侧的高压检测IC 231至235到高压检测IC 232至235顺次发送第一电路板2A上的高压检测IC 231至235的检测结果，而后，该检测结果从绝缘装置24发送到控制电路25。此外，通过菊花链通信，第二电路板3A上的高压检测IC 331至335上的和第三电路板4A上的高压检测IC 431至435的检测结果被顺次发送到连接到第二电路板3A上的绝缘装置34一侧的高压检测IC 332至335和432至435，而后，该检测结果从绝缘装置34发送到控制电路25。
因此，如上所述，根据该实施例，用于检测电池组21、31、41的电压的高压检测电路23、33、43配置在安装在电池系统中包括的电池组21、31、41上的电路板2A、3A、4A上，并且设置在第一电路板2A上的控制电路25与第二和第三电路板3A、4A上的高压检测电路33、43串联，用于通过菊花链通信在第二和第三电路板3A、4A与控制电路25之间顺次传输信息。因此，通过布置与电路板2A、3A、4A连接在一起的电缆52、53，可以在电池组21、31、41检测电压。因为该原因，用于检测电压的线束的数量和布置线束的距离可以被降低到低水平，因此，可以节省布置线束所需的劳动时间。此外，由于可以降低线束的数量和布置线束的距离，所以可以降低电压检测线束被断开的风险，从而在车辆发生碰撞时，可以防止发生短路，否则，电池系统可能发生起火冒烟。
此外，第二电路板3A上的高压检测电路33与第三电路板4A上的高压检测电路43串联，用于通过菊花链通信，在第二和第三电路板3A、4A与控制电路25之间顺次传输信息。因此，不必在第三电路板4A上设置绝缘装置，因此，可以相应降低电路安装空间和成本。此外，布线或者线束不必从第一电路板2A上的控制电路25布置到第三电路板3A，因此，还可以减少控制电路25的通信端口的数量。
由于高压检测电路23、33、43分别安装在多个电路板2A、3A、4A上，所以如果高压检测电路23、33、43的一部分发生故障，仅须替换包括故障高压检测电路的电路板2A、3A、4A的电路板。因此，可以再利用电路板2A、3A、4A，因此，可以提供环境友好的配置。
在该实施例中，尽管描述了包括三个电路板2A、3A、4A的电压检测装置1，但是能够根据电池系统中设置的电池组的数量确定电压检测装置1中设置的电路板的数量。例如，在电池系统包括三个以上的电池组的情况下，可以采用与第三电路板4A具有相同构造的电池组安装在第四电池组和前面的电池组上，并且安装在第四电池组和前面的电池组上的电路板与第三电路板4A串联的构造。对应于高压检测电路431的上部电路板上的高压检测电路和对应于高压检测电路43N的下部电路板的高压检测电路串联，以在比第二电路板3A低的级别布置构成电路板的电路板之间进行菊花链通信。
此外，可以根据包括在各电池组21、31、41中的单元电池的数量，确定要包括在各电路板2A、3A、4A中的高压检测IC的数量，并且电路板不一定必须包括多个高压检测IC。
尽管针对优选实施例示出并且描述了本发明，但是本技术领域内的技术人员显而易见，根据本发明的技术，可以进行各种变更和修改。显然，这些变更和修改在所附权利要求书限定的本发明的意在实质范围内。
本申请基于2010年2月15日提交的第2010-30342号日本专利申请，在此，通过引用并入该专利申请的内容。
工业实用性
本发明提供了一种用于检测电池组的电压、可以减少线束的数量和用于布置线束的距离的电压检测装置。此外，可以节省布置线束的劳动时间。此外，可以防止车辆发生碰撞时发生短路。

Claims (3)

1.一种包括第一电池组、第二电池组和第三电池组的电池系统所用的电压检测装置，其中在所述第一、第二和第三电池组的每个中，多个由二次电池构成的单元电池互相连接，所述电压检测装置包括：
设置在所述第一电池组上的第一电路板，并且包括：
第一电压检测部分，其检测所述第一电池组的电压；
控制部分，其控制所述第一电压检测部分；以及
第一绝缘装置，其使所述第一电压检测部分与所述控制部分相连；
设置在所述第二电池组上的第二电路板，并且包括：
第二电压检测部分，其检测所述第二电池组的电压；以及
第二绝缘装置，其使所述第二电压检测部分与所述控制部分相连；以及
设置在第三电池组上的第三电路板，并且包括与所述第二电压检测部分串联并检测所述第三电池组的电压的第三电压检测部分，
其中，所述控制部分控制所述第二电压检测部分和所述第三电压检测部分。
2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其中，所述第一电压检测部分、所述第二电压检测部分和所述第三电压检测部分中的至少一个包括电压检测电路，用于分别检测包含在待检测的相应电池组中的多个模块。
3.根据权利要求2所述的电压检测装置，其中，每个所述电压检测电路检测排列在每个所述模块的两端处的单元电池之间的电压；并且
其中，所述电压检测电路串联。
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