蓄电单元的异常检测电路和蓄电单元的异常检测方法
【专利摘要】电容器具有分别由堆叠在一起的多个电容器电池单元组成的模块，并且使包括连接到处于地电位的车体的热交换部的散热器邻近模块设置。如果电容器电池单元的任何一个发生漏电，则作为漏电中的电池单元的电位与地电位之间的电位差的漏电检测电压与模块电压关联，以提供恒定比率，由此确定电容器处于异常状态。
【专利说明】蓄电单元的异常检测电路和蓄电单元的异常检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及蓄电单元中的异常的检测，更具体地说，涉及在具有由冷却器和多个电池单元(cell)堆叠组成的蓄电装置的蓄电单元中检测诸如漏电的异常的异常检测电路和异常检测方法。
【背景技术】
[0002]在诸如混合动力车辆或电气车辆的电动车中，基于当将交流电施加到蓄电单元时消耗的电力，检测驱动电动机的蓄电单元中的漏电(例如，参见日本专利申请公开N0.2006-078449 (JP2006-078449A))。
[0003]在JP2006-078449A中，公开了通过产生伪漏电状态，进行漏电检测器的自诊断，以及当在伪漏电状态中未检测到漏电时，检测异常的技术。
[0004]同时，日本专利申请公开N0.9-274062 (JP9-274062A)公开了一种漏电检测系统，其中，漏电检测单元转换开关后经过指定时间长度后接收数据，以便消除由于由浮动电容引起的高压直流电源电压的变化导致的测量误差。
[0005]在JP2006-078449A描述的技术中，在将高压施加到蓄电单元的状态中，执行基于所消耗的电力的漏电检测，因此，当要求增强冷却蓄电装置的冷却器的冷却能力时，浮动电容也增加，并且可能变得难以精确地检测漏电。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种蓄电单元的异常检测电路，其即使具有高的浮动电容，也能精确地检测蓄电单元中的漏电，与浮动电容的大小无关，以及一种检测蓄电单元中的异常的异常检测方法。
[0007]提供根据本发明的一个方面的异常检测电路，用于蓄电单元，所述蓄电单元具有蓄电装置和冷却器，在所述蓄电装置中使多个电池单元堆叠在一起，所述冷却器邻近所述蓄电装置设置并且被连接到保持在地电位的车体。
[0008]异常检测电路包括测量单元，该测量单元被配置成测量位于蓄电装置的相反端部中的那些电池单元之间的总模块电压和冷却器的电位，以及计算单元，该计算单元被配置成获得总模块电压与冷却器的电位的比率。
[0009]异常检测电路可以进一步包括确定单元，当总模块电压与冷却器的电位的比率不是恒定时，或未维持在给定比率时，确定单元确定蓄电装置正常地操作。
[0010]当总模块电压与在冷却器和发生漏电的电池单元之间的电位差的比率保持在恒定比率，以及在总模块电压和电位差之间存在关联时，确定单元可以确定电池单元的任何一个发生异常，诸如漏电。
[0011]根据本发明，上述比率用于检测蓄电装置的电池单元中的异常，由此，即使在蓄电装置和冷却器之间具有高浮动电容的蓄电单元中，也能检测漏电，与浮动电容的大小无关。【专利附图】
【附图说明】
[0012]在下文中，将参考附图，描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相同的数字表示相同的元件，以及其中:
[0013]图1是简单地示例安装在车辆上的蓄电单元，以及根据本发明的一个实施例的异常检测电路的电路框图；
[0014]图2是示出车辆中的蓄电单元和其他部件的布置的一个例子的视图；
[0015]图3是示出图1的左手侧的模块处于正常状态的情形的视图；
[0016]图4是示出图1的左手侧的模块处于漏电状态的情形的视图；
[0017]图5是示出电压随由水平轴表示的时间的变化的波形图；
[0018]图6是指示在蓄电装置处于正常状态的情况下，相对于每一电流，在模块电压Vml和从差动放大器接收的漏电检测电压Vl之间的关系的图；
[0019]图7是表示在蓄电装置处于漏电状态的情况下，相对于每一电流，在模块电压Vml和从差动放大器接收的漏电检测电压Vl之间的关系的图；
[0020]图8是用于说明在经过时间T和总电压V之间的关系的时序图；
[0021]图9是示出通过根据本发明的一个实施例的异常检测方法，在安装在车辆上前或维护期间，单独检测蓄电单元中的异常的方式的电路框图；以及
[0022]图10是用于说明检测异常的过程的流程图。
【具体实施方式】
[0023]将参考图，详细地描述本发明的一个实施例。在图中，相同的参考数字指定给将不重复说明的相同或相应的部分或部件。
[0024]图1是示例安装在车辆100上的蓄电单元以及根据本发明的一个实施例的异常检测电路的电路框图。在图1中，结合异常检测电路的构造，以简单的形式示例蓄电单元。
[0025]图2示出车辆100中的蓄电单元和其他部件的布置的一个例子。尽管电容器101在本实施例中被用作蓄电装置，但可以使用高电压电池，诸如镍-金属-氢化物电池，或锂离子二次电池。包括诸如能蓄电的双电层电容器或如上所述的高电压电池的蓄电装置的车辆100可以用作混合动力车辆或电动车。
[0026]电容器101主要由模块102L、102R组成，在每一模块102L、102R中，将多个电容器电池单元102a堆叠在一起并串联连接。在图1中，通过与模块102LU02R相邻设置的热交换部103LU03R，插入用作冷却器的散热器103的冷却管103c，用于冷却电池单元，并且在模块102L、102R之间在纵向上延伸。
[0027]热交换部103LU03R的每一个由具有导电性的铝材料形成，并且经相应的冷却管103c连接到散热器主体103a。操作中，经冷却管103c，在散热器主体103a和热交换部103LU03R中循环冷却水。
[0028]热交换部103L、103R的每一个与由以由铝材料制成的薄板形式的多个散热片(未示出)一体形成，使得以给定间隔布置多个散热片。
[0029]散热片增加热交换部103LU03R的表面积，并且使空气在电容器101的模块102L、102R之间通过，来提供所需散热量，如图2的箭头所示。
[0030]热交换部103L、103R可以由任何其他轻金属，或铝和/或其他轻金属的合金形成，只要它们由具有高导热性的导电材料制成。
[0031]可以按需选择热交换部103LU03R和冷却管103c的形状、数量和材料，只要它们提供大的散热面积，并且与相对的模块102L、102R的各个电容器电池单元102a相邻放置或接触的热交换部103LU03R的面积足够大来冷却电容器101。
[0032]散热器103的热交换部103L、103R的每一个通过在耦合到散热器主体103a的冷却管103c内循环的冷却剂交换热，并且将热直接消散在通过在热交换部103LU03R的相对侧与其相邻放置的模块102LU02R之间的空气中，如图2的箭头所示，因此，能高效地冷却各个电容器电池单元102a。
[0033]如图1所示，热交换部103L、103R经由各个冷却管103c、103c和散热器主体103a连接到车体110，以便接地或保持在地(GND)电位。
[0034]在构成模块102LU02R的多个电容器电池单元102a中，逆变器109连接在电容器101的相反(正和负)端子101a、IOlb之间。
[0035]逆变器109向电动发电机(未示出)供应电力并且从其接收电力，并且逆变器109经由耦合电容器111连接到车体Iio或接地以保持地(GND)电位。
[0036]位于构成电容器101的模块102L、102R的每一个的相对端的电容器电池单元102a、102a的电池单元端子分别连接到在包括在异常检测电路中的比较电路104中提供的、用于模块的差动放大器104a、104b的相应一个的正输入端和负输入端。
[0037]用于模块的差动放大器104a、104b的每一个检测表不施加到相应模块102L、102R的电压的模块电压Vml、Vmh，作为用作电容器电池单元102a的堆叠体的模块102L、102R的相对(正和负)端子之间的电位差。
[0038]模块102L、102R的每一个由串联连接的高输出型的90个绝缘电容器电池单元102a (例如，6.4nF/电池单元)组成。电容器电池单元102a与热交换部103L、103R的相反侧相邻放置或接触。
[0039]在热交换部103L、103R的冷却管103c延伸的方向上，将电容器电池单元102a堆
置在一起。
[0040]如果为增加模块102LU02R和热交换部103LU03R之间的接触面积，使模块102L、102R更接近热交换部103L、103R，以便提高冷却能力，与将例如锂离子二次电池或镍-金属-氢化物二次电池用作二次电池的情况相比，进一步增加浮动电容。
[0041]在已知的漏电检测方法中，考虑根据浮动电容的增加，增加检测电容器的电容，以便提高检测精度。在这种情况下，然而，增加检测电容器的大小，要求增加安装面积。因此难以减小检测电容器的尺寸，以便能将其安装在车辆上。
[0042]差动放大器104a、104b分别向作为测量单元的HV-ECU105生成模块102L、102R的模块电压Vml、Vmh。
[0043]此外，热交换部103LU03R的各个端部103d、103d和经由逆变器109连接到车体110的、位于电容器101的相反端子处的电容器电池单元102a、102a的正电极和负电极分别连接到在比较电路104中提供的差动放大器104c、104d的正输入端和负输入端。
[0044]当包括在模块102LU02R中并且串联连接的电容器电池单元102a的任何一个发生漏电时，取决于电容器电池单元102a的位置，短路电流流入与电容器电池单元102a相邻放置的热交换部103LU03R中。[0045]差动放大器104c、104d经由热交换部103LU03R的各个端部103d、103d，连接到保持在地(GND)电位的散热器103，并且分别生成漏电检测电压V1、V2，作为相反(正和负)端子IOlaUOlb的地(GND)电位和处于短路位置的电容器电池单元102的电位之间的电位差。
[0046]差动放大器104c、104d和用于模块的差动放大器104a、104b的输出端子连接到用作测量单元的HV-ECU105。
[0047]HV-ECU105将各个模块102L、102R的模块电压Vml、Vmh分别与漏电检测电压V1、V2比较，以便确定模块电压和漏电检测电压之间是否维持恒定比率。
[0048]当电容器101处于正常状态时，漏电检测电压Vl不恒定，并且模块电压Vml与漏电检测电压Vl的比率也不是恒定的。当模块102L的电容器电池单元102a的一个发生漏电时，将模块电压Vml与漏电检测电压Vl的比率表达为α:1 (其中，由发生漏电的电容器电池单元102a的位置指定α)。通过使用模块电压和漏电检测电压之间的关系，能将上述比率为稳定或恒定的漏电状态与同一比率为不恒定的正常状态区分开来，因为当浮动电容大时，通过测量冷却器的电位获得的电压在正常状态下是不恒定的。
[0049]此外，HV-E⑶105连接到仪表照明控制装置(未示出)。仪表照明控制装置具有在仪表装置的显示器中提供的告警灯106，以便能从驾驶员的座位可视地识别或查看告警灯106。
[0050]告警灯106可以位于另一部分，诸如在车辆的后部的、模块102LU02R所容纳到的
电容器壳体的上表面上。
[0051]而且，可以通过例如生成向驾驶员的警报、通知或在监视屏上显示知识操作电池单元位置的数字，或在异常状态下的电容器电池单元102a的位置，将异常告知驾驶员或乘客。此外，可以断开SMR (系统主继电器)，或可以执行故障安全模式的控制。
[0052]当HV-E⑶105确定通过测量获得的漏电检测电压V1、V2的每一个与相应模块电压Vml, Vmh关联以提供它们之间的恒定比率，并且在给定时间段内(在本实施例中，1.0秒的时间段)维持该恒定比率时，HV-ECU105将用于接通告警灯106的警报输出信号发送到仪表照明控制装置。
[0053]图3示出了电容器101处于正常状态时的情况，其中，图1的左手侧的模块102L当安装在车辆上时，经由逆变器109连接到地(即，保持在地电位)。
[0054]有关左侧模块102L的下述描述也适用于图1的右手侧的模块102R，将不再对其进
一步描述。
[0055]当电容器101处于正常状态时，在模块102L和散热器103的热交换部103L之间生成的浮动静电电容Rcap为IGQ或更大，并且大大地超出车体110和逆变器109之间的电阻器112的电阻值IM Ω，因此，作为差动放大器104c的输出值的漏电检测电压Vl不是特定的。
[0056]在此，漏电检测电压当它不是恒定时不是特定的，并且与模块电压无相关关系，因此，不能由设计或计算获得。当电容器101安装在车辆上时，取决于诸如车辆的外部环境的干扰和/或使用状态，不定漏电检测电压进一步随时间改变。
[0057]图4示出了电容器101处于漏电状态的情形，其中，图1的左手侧的模块102L当安装在车辆上时，经由逆变器109连接到地(即保持在GND电位)。[0058]在漏电状态中，模块102L和散热器103的热交换部103L处于短路状态，与在模块102L和热交换部103L之间生成的浮动静电电容Rcap的大小无关。在这种情况下，Rcap变为等于约IOkQ。
[0059]已知该电阻值取决于例如漏电的电解液的体积电阻率。在电阻值未到达车体(地)110和逆变器109之间的电阻器112的电阻值1ΜΩ的短路状态中，作为差动放大器104c的输出值的漏电检测电压Vl变为恒定，并且Vl变为等于表示发生漏电的电容器电池单元102a的电位和连接到地的端部的电位(GND电位)之间的差的Vcell。
[0060]因此，作为差动放大器104c的输出值的漏电检测电压Vl稳定。图5是示出电压随由水平轴表示的时间变化的波形图。
[0061]图5示出电容器101在时间Tl从正常状态转变成漏电状态的电压变化，其中，由于CV (恒定电压)充电的电流，将纹波电流(例如，具有7.5kHz或IkHz的频率)或具有三角波形的电流施加到电容器101。
[0062]在图5中，由于电容器101处于正常状态(即，直到达到时间Tl为止)，用作输出值的漏电检测电压Vl不恒定并且取决于各种状态而随时间改变，与模块电压Vml的变化无关。
[0063]图6指不相对于每一电流值,在模块电压Vml和从差动放大器104c接收的漏电检测电压Vl之间的关系。
[0064]从图6理解到在正常状态中，在任何电流值(50A，100A,200A)下，在模块电压Vml和漏电检测电压Vl之间均没有关系，并且漏电检测电压Vl不是恒定的。
[0065]当在时间Tl，位于由90个电容器电池单元102a组成的模块102L的中部的电容器电池单元102a经受诸如短路的漏电(电流)时，在时间Tl时或之后，漏电检测电压Vl稳定到漏电部分(或电池单元)的电位，同时与模块电压Vml关联，如图5中的虚线(标记为“在第45个电池单元处漏电”)所示，在时间Tl前，如图5所示，电容器101处于正常状态。
[0066]当作为90个电容器电池单元102a中的一个的第23个电容器电池单元102a经受漏电时，漏电检测电压Vl减小，如由细虚线(标记为“在第23个电池单元处漏电”)所示，同时与模块电压Vml保持关联。
[0067]图7指示相对于每一电流值，模块电压Vml和从差动放大器104c接收的漏电检测电压Vl之间的关系。
[0068]从图7理解到当电容器电池单元102a的任何一个发生诸如漏电或短路的异常时，在任何电流值(50A、100A、200A)下，与模块电压Vml和漏电检测电压Vl之间的恒定比例关系类似，存在一定的关联，并且建立恒定电压比率。
[0069]图8是指示根据测试结果，在经过时间T和总电压V之间的关系的时序图。
[0070]在测试中，使用176个电容器电池单元102a(分别具有约1.376V的单位电池单元电压)，并且主单元的总电压V为约240V。
[0071]从开始施加电压的时间t=0到电容器101从漏电状态转变成正常状态的时间T2以及在时间T2后，在电容器101的相对端子之间，稳定地施加总模块电压(90个电池单元X约1.376V (单位电池单元电压)X 2个模块102L、102R=约240V)。
[0072]然后，使电容器电池单元102的所选择的一个(在本测试中为第89个电容器电池单元)实验上短路到散热器103的热交换部103L。[0073]在这种情况下，使漏电检测电压值稳定地保持在约123V (BP，89个电池单元X约
1.376V=约 123V)。
[0074]在图8中，在时间T2解除短路，同时使主单元的总电压V保持在约240V，使得使电容器101处于不发生漏电的正常状态。从图8理解到在时间T2后，漏电检测电压立刻降低，并且花费一些时间来恢复该电压。
[0075]理解到在对模块102LU02R的浮动电荷有影响的干扰相对小的实验环境中，例如，在电容器安装在车辆上前，或在其维护期间，随着从异常状态到正常状态的时间的经过，漏电检测电压(VI，V2)稳定，并且在不稳定地改变后，变为等于约80V。
[0076]图9示出通过检测蓄电单元中的异常的方法，在安装在车辆上前或在其维护期间，单独测试电容器101的方式。
[0077]在预先将作为电容器电池单元102a的堆叠体的模块102L、102R和插入冷却管103c的部件的热交换部103LU03R组装在一起的状态下，测试作为蓄电装置的电容器。
[0078]在电容器101中，模块102L、102R的端部102b和热交换部103L、103R分别经由代替如图1所示的逆变器109和散热器主体103a的BTSl 15和接地的开关116连接到地(GND电位)。
[0079]然后，通过测试器113，检测每一模块102L、102R的端部之间的模块电压Vml、Vmh，并且使用示波器114，测量热交换部103L的电位。
[0080]图10是说明检测异常的过程的流程图。
[0081]参考图10的流程图所示的过程，将描述蓄电单元的异常检测电路的操作和效果以及检测蓄电单元中的异常的方法。
[0082]首先，在开始异常检测过程时，通过差动放大器104c，在步骤SI，检测位于图1的左手侧的模块102L的相反端部(正负端子)的电容器电池单元102a、102a之间的模块电压Vmlo
[0083]同时，通过用于模块的差动放大器104c，检测位于图1的右手侧的模块102R的相反端部的电容器电池单元102a、102a之间的模块电压Vmh。
[0084]在所检测的模块电压Vml、Vmh中，左侧模块102L的模块电压Vml对应于串联连接的电容器电池单元102a的正负端子之间的电压，通过将串联连接的90个电容器电池单元102a除以沿热交换部103L定位的模块数，获得串联连接的电容器电池单元102a的数量。右侧模块102R的模块电压Vmh对应于串联连接的电容器电池单元102a的正负端子之间的电压。
[0085]在步骤S2，测量经由散热器主体103a，连接到车体110的热交换部103LU03R的电位。
[0086]即，将各个模块102L、102R的各个端部的电容器电池单元102a的电位和热交换部103LU03R的各个端部103d、103d的电位分别输入到热交换部103LU03R的差动放大器104c、104d。
[0087]差动放大器104c、104d分别生成连接到地(GND电位)的模块102LU02R的端部102a、102a (正负端子)和热交换部103L、103R的电位之间的电位差，作为漏电检测电压Vl、V2。可以同时执行上述步骤I和步骤2，或可以以相反的顺序执行。因此，检测和测量的顺序不限于该实施例。[0088]在步骤S3，作为测量单元的HV-E⑶105分别获得模块电压Vml、Vmh与热交换部103LU03R的漏电检测电压V1、V2的比率，并且将由此获得的比率用于电池单元的异常的检测。
[0089]在步骤S4，由在步骤S3获得的结果确定是否维持模块电压与漏电检测电压的给定比率。由此，如果检测到从位于模块102L的相反端部的电容器电池单元102a、102a获得的模块电压Vml，并且测量热交换部103L的漏电检测电压VI，则HV-E⑶105获得这些值的比率。
[0090]如果模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压V1、V2的比率不恒定，如时间Tl之前的图5的部分所示，能确定漏电检测电压V1、V2和模块电压Vml、Vmh之间无关联，并且电容器101正常操作。
[0091]在电容器电池单元102a的任何一个出现漏电的异常状态下，生成为连接到车体110的热交换部103L的电位(GND电位)和发生漏电的电容器电池单元102a的电位之间的电位差的漏电检测电压Vl、V2与模块电压Vml、Vmh关联，以提供模块电压和漏电检测电压的恒定比率。
[0092]因此，即使由于具有三角波形的电流，模块电压Vml周期性改变，如时间Tl后的图5的部分所示，模块电压Vml与漏电检测电压Vl的比率维持在给定值(模块电压Vml:漏电检测电压Vl=Ct:1，其中，α为常数)。
[0093]如果在步骤S4确定维持给定比率，则控制进行到步骤S5。如果不维持给定比率，则控制返回到步骤Si，并且继续异常的检测。
[0094]在步骤S5，基于由此测量的比率，指定处于异常状态，诸如漏电的电容器电池单
J Li ο
[0095]在指定步骤，在即使由于具有三角波形的电流，模块电压Vml周期性地改变，如时间Tl后的图5的部分所示，也维持给定比率(模块电压Vml:漏电检测电压Vl=C1:1，其中，α为常数)的状态中，基于常数α的值，指定电容器电池单元102a中的、从连接到地(处于GND电位)的端部计数的发生异常的一个。
[0096]此外，当电容器101未安装在车辆上，如图9所示，使用测试器113和示波器114，仅检查发生异常的模块，因此，能通过提高的精度来执行指定步骤。
[0097]在步骤S6，将警报输出信号从HV-E⑶105传送到仪表照明控制装置。
[0098]然后，通过仪表照明控制装置，接通在能从乘客的座位看到的仪表装置的显示器中提供的告警灯106。通过该配置，即使在使用安装在车辆上的电容器101期间，例如，在车辆行驶期间，也告知乘客或驾驶员电容器电池单元102a中的哪一个处于异常或故障。
[0099]因此，即使蓄电单元具有高浮动电容，根据该实施例，蓄电单元的异常检测电路和蓄电单元的异常检测方法也使得可以精确地检测漏电，与浮动电容的大小无关。
[0100]最后，参考附图，将概述本发明的实施例。参考图1和图2，车辆100具有包括模块102L、102R的电容器101和包括热交换部103L、103R的散热器103，在模块102L、102R的每一个中，使多个电容器电池单元102a堆叠在一起，并且热交换部103LU03R位于以电容器101中的层叠电池单元的形式的蓄电部分附近并连接到车体110 (处于GND电位)。
[0101]车辆100安装有检测电容器101中的异常的异常检测电路，或连接到在车辆外部提供的异常检测电路。[0102]优选地，检测或测量从位于电容器101的相反端部的电容器电池单元102a获得的模块电压以及散热器103的电位，并且如果这些测量值的比率不恒定，则能确定电容器101正常操作。
[0103]如果电容器电池单元102a的任何一个出现漏电，作为连接到车体110 (处于GND电位)的散热器103的电位和遭受漏电的电容器电池单元102a的电位间的电位差的漏电检测电压Vl与模块电压Vml具有关联关系，使得模块电压Vml与漏电检测电压Vl的比率是恒定的，如图5所示，并且通知乘客蓄电装置处于异常状态。
[0104]优选地，HV-ECU105测量模块电压Vml、Vmh和散热器103的热交换部103L、103R
的电位，并且获得模块电压与热交换部的电位的比率，使得将由此获得的比率用于检测电容器电池单元102a的异常。
[0105]因此，即使电容器101具有高浮动电容，也能精确地检测漏电，与电容器101和散热器103之间的浮动电容的大小无关。
[0106]优选地，HV-ECU105能基于恒定比率的值，指定多个电容器电池单元102a中的、从连接到地(处于GND电位)的电容器101的端部计数的哪一个遭受漏电。
[0107]本发明还涉及检测具有将多个电容器电池单元102a堆叠在一起的电容器101和与电容器101相邻设置并且连接到地(位于GND电位)的散热器103的热交换部103LU03R的蓄电单元的异常的方法。
[0108]参考图1和图10，检测电容器101的异常的方法具有检测从位于电容器101的相反端部的电容器电池单元102a获得的模块电压Vml、Vmh的步骤SI ;测量热交换部103L、103R的电位，并且获得作为与GND电位的电位差的漏电检测电压V1、V2的步骤S2 ;获得模块电压Vml、Vmh与获得为在热交换部103L、103R的电位和GND电位之间的电位差的比率的步骤S3 ；以及如果由HV-E⑶105获得的测量比率不是恒定的，即，当模块电压Vml、Vmh改变时，不维持模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压V1、V2的给定比率，则确定电容器101在正常操作范围内操作，并且如果由HV-ECU105获得的测量值的比率是恒定的，即，当模块电压改变时，维持模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压V1、V2的给定比率，则确定电容器101中存在异常的步骤S6。
[0109]优选地，提供步骤S5，用于基于测量值的比率，指定处于诸如漏电的异常状态的电容器电池单元102a。
[0110]因此，即使蓄电单元具有高浮动电容，也能精确地检测发生漏电的电容器电池单元102a的位置，与电容器电池单元102a和散热器103的热交换部103L之间的浮动电容的
大小无关。
[0111]因此，通过使用安装在车辆100上的HV-E⑶105，或测试器113和示波器114测量这些值，获得模块电压Vml、Vmh与从冷却器的电位获得的漏电检测电压V1、V2的比率。
[0112]因此，如果模块电压改变时，模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压V1、V2的比率恒定，或模块电压Vml、Vmh和漏电检测电压V1、V2之间没有关联，则能确定蓄电装置在正常操作范围内正常地操作。
[0113]如果电容器电池单元102a的任何一个发生漏电，则电容器电池单元102a短路到与电容器电池单元102a相邻设置并连接到地(处于GND电位)的散热器103，并且发生漏电的电容器电池单元102a的漏电检测电压V1、V2与模块电压Vml、Vmh具有一定关联，使得模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压V1、V2的比率为恒定比率α。
[0114]由于用于冷却的散热器103的热交换部103LU03R插入模块102L、102R之间的配
置，电容器101可以具有高的浮动电容。
[0115]在这种情况下，在处于正常状态的模块102L、102R之间检测的电压不是恒定的。
[0116]注意到在如上所述的正常状态中，电压不是恒定的事实，本发明的发明人利用了在由于漏电而发生短路的异常状态中，在漏电检测电压Vl、V2和模块电压Vml、Vmh之间存在关联，即恒定比率α的事实。
[0117]由此，提供蓄电单元的异常检测电路和蓄电单元的异常检测方法，使得可以精确地检测漏电，与总电压V无关，当蓄电单元安装在车辆上时，总电压V很可能由于诸如车辆的周围环境的干扰或使用状态而改变。当在车辆中使用诸如高容量电容器101的高电压蓄电装置时，优选地采用该异常检测电路和检测方法。
[0118]此外，当蓄电装置处于正常操作范围中时，当模块电压改变时，模块电压Vml、Vmh与漏电检测电压Vl、V2的比率不是恒定的，并且在漏电检测电压Vl、V2和模块电压Vml、Vmh之间没有关联。因此，即使当安装在车辆上时，也能确定蓄电装置是否正常地操作。
[0119]尽管在所示的实施例中，将在冷却管103c中循环冷却剂的散热器103用作冷却器，冷却器不特定限于这种类型，而是可以通过例如使空气通过散热片，将像薄片的一组多个散热片用于冷却与该散热片相邻设置的模块102LU02R。因此，只要将冷却器邻近蓄电装置设置，则不特定地限制冷却器的部件的形状、数量和材料。此外，冷却剂不限于水(淡水)，而是可以使用例如使用包含防腐剂或乙二醇的混合液体或用于冷却的润滑剂的油冷却器
坐坐寸寸ο
[0120]应用根据本发明的蓄电单元的异常检测电路和蓄电单元的异常检测方法的车辆不限于如图2所示的电动车，而是应用本发明的蓄电单元可以用在将蓄电单元用作电源的其他类型的车辆，诸如混合动力车辆和电气车辆。此外，应用本发明的蓄电单元可以与用于其他车载电子装置的电源一起使用，或用作专用电源，或可以用作家用电源的一部分。
[0121]应理解到所示实施例的所有要点仅是示例性的，并且不是限定性的。本发明的范围不限于如由附加权利要求限定的实施例的上述描述，并且期望包括由附加权利要求及其等效限定的本发明的范围内的所有改变或改进。
【权利要求】
1.一种蓄电单元的异常检测电路，所述蓄电单元具有蓄电装置和冷却器，在所述蓄电装置中将多个电池单元堆叠在一起，所述冷却器邻近所述蓄电装置设置并且被连接到地，所述异常检测电路包括: 测量单元，所述测量单元被配置成测量在所述多个电池单元中的、位于所述蓄电装置的相反端部的那些之间的总模块电压以及所述冷却器的电位；以及 计算单元，所述计算单元被配置成获得所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率。
2.根据权利要求1所述的异常检测电路，进一步包括: 确定电路，所述确定电路被配置成，当随着所述模块电压改变，由所述测量单元测量的所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率未维持在给定比率，并且在所述总模块电压与所述冷却器的电位之间不存在关联时，确定所述蓄电装置在正常操作范围内操作。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的异常检测电路，进一步包括: 确定单元，所述确定单元被配置成，当随着所述模块电压改变，由所述测量单元测量的所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率保持在恒定比率，并且在所述总模块电压与所述冷却器的电位之间存在关联时，确定在所述蓄电装置中存在异常。
4.根据权利要求3所述的异常检测电路，其中，所述确定单元基于所述恒定比率的值，指定所述多个电池单元中的、从所述蓄电装置的接地端部计数的发生漏电的一个。
5.一种检测在蓄电单元中的异常的异常检测方法，所述蓄电单元具有蓄电装置和冷却器，在所述蓄电装置中将多个电池单元堆叠在一起，所述冷却器邻近所述蓄电装置设置并且被连接到地，所述异常检测方法包括: 检测在电池单元中的、位于所述蓄电装置的相反端部的那些之间的总模块电压； 测量所述冷却器的电位； 获得所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率； 当随着所述模块电压改变，所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率未维持在给定比率，并且在所述总模块电压和所述冷却器的电位之间不存在关联时，确定所述蓄电装置在正常操作范围内操作；以及 当随着所述模块电压改变，所述总模块电压与所述冷却器的电位的比率保持在恒定比率，并且在所述总模块电压与所述冷却器的电位之间存在关联时，确定在所述蓄电装置中存在异常。
6.根据权利要求5所述的异常检测方法，进一步包括: 基于所述恒定比率的值，指定所述多个电池单元中的、从所述蓄电装置的接地端部计数的发生漏电的一个。
【文档编号】G01R31/36GK103813932SQ201280045816
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月6日 优先权日:2011年9月20日
【发明者】土屋和也 申请人:丰田自动车株式会社