本发明涉及电池状态检测装置。
背景技术：
以往，存在检测电池组的电池状态的技术。在专利文献1中公开了一种设置有柔性印刷电路基板的电池模块的技术，该电池模块包括：电池块，其由多个单体电池组成；和电压检测电路(状态检测电路)，其用于检测各单体电池的端子间电压，其中，该柔性印刷电路基板中，用于将单体电池的正极端子或者负极端子与电压检测电路(状态检测电路)电气连接的电压检测线被一体地形成在由柔软性材料构成的基板。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5621765号公报
技术实现要素：
发明欲解决的技术问题
检测电池状态的电池状态检测装置例如可通信地连接到控制电池组的电池ecu等控制部。此处，期望的是，能够简化电池状态检测装置的通信配线。例如，即使在电池组的电池数、堆栈数变化的情况下，只要不需要对电池状态检测装置与控制部的通信配线施加变更，就能够简化通信配线。另外，期望的是，能够减少控制部的通信负载。
本发明的目的是提供一种能够简化通信配线的电池状态检测装置。本发明的其他目的是提供一种能够减少控制部的通信负载的电池状态检测装置。
用于解决问题的技术手段
本发明的电池状态检测装置的特征在于，包括：主单元，其检测收纳有多个电池集合体的电池组中的一个所述电池集合体的状态，所述电池集合体中，多个单体电池排成列；子单元，其检测所述电池组中除了所述主单元的检测对象以外的所述电池集合体的状态；以及第一通信线，其连接所述主单元和所述子单元，其中，所述主单元经由与所述第一通信线不同系统的第二通信线与控制所述电池组的控制部连接。
在上述电池状态检测装置中，优选地，所述主单元经由所述第一通信线，从所述子单元接收所述子单元的检测结果，所述主单元经由所述第二通信线，将基于所述子单元的检测结果和所述主单元的检测结果的管理信息发送至所述控制部。
在上述电池状态检测装置中，所述主单元与将由所述主单元来检测状态的所述电池集合体的所述单体电池彼此电气连接的汇流条模块一体，所述子单元与将由所述子单元来检测状态的所述电池集合体的所述单体电池彼此电气连接的汇流条模块一体。
发明效果
本发明所涉及的电池状态检测装置包括：主单元，其检测收纳有多个电池集合体的电池组中的一个电池集合体的状态，在该电池集合体中，多个单体电池排成列；子单元，其检测电池组中除了主单元的检测对象以外的电池集合体的状态；以及第一通信线，其连接主单元和子单元，其中，主单元经由与第一通信线不同系统的第二通信线与控制电池组的控制部连接。根据本发明所涉及的电池状态检测装置，由于连接主单元和子单元的第一通信线与连接主单元和控制部的第二通信线是不同系统，所以能够实现简化通信配线的效果。另外，由于第一通信线与第二通信线是不同系统，所以能够实现减少控制部的通信负载的效果。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的电路构成的一个例子的图。
图2是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的概略构成的平面图。
图3是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的具体构成的一个例子的平面图。
图4是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的动作的流程图。
图5是示出实施方式的第一变形例所涉及的电池状态检测装置的概略构成的立体图。
图6是实施方式的第一变形例所涉及的电池状态检测装置的具体构成的一个例子的立体图。
符号说明
1：电池状态检测装置
10：主单元
11：高压电路
12：低压电路
12a：运算部
12b：第一通信接口
12c：第二通信接口
20：子单元
21：第一子单元
22：第二子单元
23：第三子单元
24：第四子单元
25：高压电路
26：低压电路
26a：运算部
26b：通信接口
30：热敏电阻
31：电源线
32：接地线
33：第一通信线
34：第二通信线
35：第一电缆
36：第二电缆
50：电池ecu(控制部)
51：通信接口
52：运算部
53：继电器
61：逆变器
62：气囊ecu
63：鼓风电动机
64：吸气温度传感器
65：电流传感器
70：第一基板
70a：运算部
70b：第一通信接口
71：第二基板
71a：运算部
71b：第二通信接口
100：电池组
101：第一堆栈(电池集合体)
102：第二堆栈(电池集合体)
103：第三堆栈(电池集合体)
104：第四堆栈(电池集合体)
105：第五堆栈(电池集合体)
106：箱体
107：连接部件
108：充电插头
109a：总正极
109b：总负极
110：单体电池
120：汇流条模块
121：汇流条
122：电压检测线
200：电池控制装置
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式所涉及的电池状态检测装置。需要说明的是，本发明不限于该实施方式所限定的内容。另外，在下述实施方式的构成要素中，包含本领域技术人员容易想到或者实质上相同的要素。
[实施方式]
参照图1～图4，对实施方式进行说明。本实施方式涉及电池状态检测装置以及电池控制装置。图1是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的电路构成的一个例子的图，图2是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的概略构成的平面图，图3是示出实施方式所涉及的电池状态检测装置的具体构成的一个例子的平面图。
如图1所示，实施方式所涉及的电池状态检测装置1配置在电池组100。本实施方式的电池状态检测装置1具有：主单元10、子单元20以及第一通信线33。电池状态检测装置1也可以还具有第二通信线34。另外，本实施方式所涉及的电池控制装置200具有电池状态检测装置1以及电池ecu50。
电池组100例如作为行驶用电源而搭载于电动汽车、混合动力车辆等车辆。电池状态检测装置1检测电池组100的各堆栈101、102、103、104、105的状态。电池状态检测装置1将基于检测结果的管理信息发送至电池ecu50。电池ecu50是控制电池组100的控制部。电池ecu50根据从电池状态检测装置1获取的管理信息，控制电池组100。此处，在电池ecu50所执行的电池组100的控制中，不仅控制电池组100的动作，也包括向搭乘人员等通知电池组100的异常、控制电池组100的周边设备。
电池组100具有：第一堆栈101、第二堆栈102、第三堆栈103、第四堆栈104、第五堆栈105以及收纳各堆栈101、102、103、104、105的箱体106。各堆栈101、102、103、104、105是包含分别成列的多个单体电池110的电池集合体。单体电池110例如是锂离子电池等充电电池。在各堆栈101、102、103、104、105中，单体电池110以整体上成为长方体形状的方式，成列地配置。另外，被配置为一个单体电池110的正极和与其相邻的单体电池110的负极邻接。
各堆栈101、102、103、104、105被配置为在箱体106内排成多列。即，各堆栈101、102、103、104、105按照该排列顺序且使长度方向的侧面相互对置地配置在箱体106内。邻接的堆栈彼此电气连接。在第三堆栈103和第四堆栈104之间存在充电插头108。第一堆栈101与总正极109a连接，第五堆栈105与总负极109b连接。
如图1以及图2所示，在各堆栈101、102、103、104、105分别配置有汇流条模块120。汇流条模块120将单体电池110彼此电气连接。具体而言，汇流条模块120具有多个汇流条121。汇流条121将邻接的单体电池110的电极彼此电气连接。本实施方式的汇流条121串联连接单体电池110。即，汇流条121连接一个单体电池110的正极和与该单体电池110邻接的单体电池110的负极。汇流条模块120具有与汇流条121连接的电路体。该电路体例如由印刷电路体、fpc(flexibleprintedcircuits，柔性印刷电路)构成。由此，可以实现电池组100的薄片化、轻量化。该电路体包括电压检测线122、热敏电阻30等。
另外，后述的主单元10的电路体如图1所示包含高压电路11以及低压电路12，子单元20的电路体包含高压电路25以及低压电路26。各堆栈101、102、103、104、105如图2所示通过连接部件107电气连接。在本实施方式的电池组100中，通过连接部件107从而串联连接五个堆栈101、102、103、104、105。
主单元10检测被配置成多列的堆栈101、102、103、104、105中的一个堆栈的状态。本实施方式的主单元10检测被配置在中央的第三堆栈103的状态。主单元10是与第三堆栈103的汇流条模块120一体的。在第三堆栈103的汇流条模块120安装有构成主单元10的电子部件，构成主单元10的电气电路。
主单元10具有高压电路11以及低压电路12。高压电路11检测第三堆栈103的各单体电池110的电压。更具体而言，多个电压检测线122被连接到高压电路11。如图3所示，电压检测线122分别连接到汇流条121。高压电路11经由电压检测线122以及汇流条121而分别电气连接到各单体电池110的正极侧以及负极侧。高压电路11具有检测各单体电池110的电压的电压检测部。高压电路11检测单体电池110的电压即单元电压。高压电路11能够算出检测到的单元电压的合计值，或者能够进行单元电压的均等化处理。
如图1所示，低压电路12具有运算部12a、第一通信接口12b、以及第二通信接口12c。运算部12a进行各种运算。热敏电阻30被连接到低压电路12。热敏电阻30将与第三堆栈103的单体电池110的温度相对应的信号输出。运算部12a根据从热敏电阻30获取的信号，检测第三堆栈103的单体电池110的温度。另外，低压电路12被与高压电路11可通信地连接。运算部12a根据通过与高压电路11的通信获取的单元电压、单元电压的合计值等，判断第三堆栈103有无异常。
第一通信线33连接到第一通信接口12b。运算部12a经由第一通信接口12b以及第一通信线33，与子单元20的低压电路26可通信地连接。在第二通信接口12c连接有第二通信线34。运算部12a经由第二通信接口12c以及第二通信线34与电池ecu50通信。经由第一通信线33以及第二通信线34的通信协议不被限定。第一通信线33的通信协议和第二通信线34的通信协议可以是共通的，也可以不同。
子单元20被分别设置在除了主单元10的检测对象以外的即第一堆栈101、第二堆栈102、第四堆栈104以及第五堆栈105。各堆栈101、102、104、105的子单元20具有相同的构成。在本说明书中，将检测第一堆栈101的状态的子单元20称为第一子单元21。同样，将检测第二堆栈102、第四堆栈104以及第五堆栈105的状态的子单元20分别称为第二子单元22、第三子单元23、以及第四子单元24。
此处，以配置在第一堆栈101的第一子单元21为例，对子单元20进行说明。第一子单元21检测第一堆栈101的状态。第一子单元21是与第一堆栈101的汇流条模块120一体的。在第一堆栈101的汇流条模块120安装有构成第一子单元21的电子部件，构成子单元20的电气电路。
第一子单元21具有高压电路25以及低压电路26。高压电路25检测作为检测对象的第一堆栈101的各单体电池110的电压。多个电压检测线122被连接到高压电路25。高压电路25经由电压检测线122而分别与各单体电池110的正极侧以及负极侧电气连接。高压电路25具有检测各单体电池110的电压的电压检测部。高压电路25能够算出检测到的单元电压的合计值、或者能够进行单元电压的均等化处理。
低压电路26具有运算部26a以及通信接口26b。在低压电路26连接有被配置在第一堆栈101的热敏电阻30。运算部26a根据从热敏电阻30获取的信号，检测第一堆栈101的单体电池110的温度。低压电路26与高压电路25可通信地连接。
第一通信线33连接到通信接口26b。运算部26a经由通信接口26b以及第一通信线33与主单元10的低压电路12可通信地连接。需要说明的是，运算部26a也能够经由第一通信线33而与其它的堆栈102、104、105的子单元20通信。
第一子单元21的运算部26a将通过与高压电路25的通信而取得的第一堆栈101的单元电压、单元电压的合计值、电池温度等信息发送至主单元10。同样，第二子单元22、第三子单元23以及第四子单元24将第二堆栈102、第四堆栈104以及第五堆栈105的单元电压、单元电压的合计值、电池温度等信息发送至主单元10。
主单元10的运算部12a根据各子单元21、22、23、24的检测结果和主单元10的检测结果，对管理信息进行运算。管理信息是在电池ecu50控制电池组100时所使用的信息。在管理信息中包含例如各堆栈101、102、103、104、105的单体电池110的异常/正常的状态判断结果。另外，在管理信息中包含各单体电池110的温度状态。另外，在管理信息中包含各堆栈101、102、103、104、105的故障判断结果。运算部12a将管理信息发送至电池ecu50。
电池ecu50具有通信接口51以及运算部52。第二通信线34连接到通信接口51。运算部52经由通信接口51以及第二通信线34而与主单元10通信。运算部52利用通信从主单元10获取管理信息。
电池ecu50与逆变器61以及气囊ecu62可通信地连接。逆变器61例如存在于电池组100与车辆马达之间。逆变器61能够将从电池组100输出的直流电力转换为交流电力并供给至马达，以及能够将来自马达的交流电力转换为直流电力并供给至电池组100。电池ecu50根据从搭载于车辆控制ecu等传递的指令，与逆变器61通信。更具体而言，逆变器61具有控制逆变器61的逆变器ecu。逆变器ecu根据来自电池ecu50的指令，使逆变器61动作。另外，运算部52将电池组100的状态、例如与是否正常动作相关的信息发送至气囊ecu62。
电池ecu50与鼓风电动机63、吸气温度传感器64以及电流传感器65连接。鼓风电动机63是将冷却用空气传送至电池组100的马达。吸气温度传感器64是检测鼓风电动机63的吸气温度的传感器。电流传感器65是检测电池组100的输入输出电流的传感器。运算部52根据吸气温度传感器64的检测结果以及从主单元10获取的单体电池110的温度状态，控制鼓风电动机63。运算部52根据电流传感器65的检测结果算出电池组100的充电余量。
电池ecu50和继电器53连接。继电器53将电池组100与车辆的各设备连接和切断。继电器53搭载于已连接到电池组100的电气连接箱等。继电器53例如配置在电池组100和逆变器61之间、电池组100和变压器之间等。电池ecu50能够通过使继电器53成为开放状态，从而将电池组100分离。
电源线31以及接地线32连接到主单元10、子单元20以及电池ecu50。主单元10、子单元20以及电池ecu50通过从共通的电源线31供给的电力进行运转。另外，主单元10、子单元20以及电池ecu50经由共通的接地线32而接地。在本实施方式中，主单元10和子单元20通过第一电缆35而相互连接。第一电缆35是具有电源线31、接地线32和第一通信线33的电缆。第一电缆35例如由ffc(flexibleflatcable，柔性扁平电缆)构成。主单元10和电池ecu50通过第二电缆36连接。第二电缆36是具有电源线31、接地线32、第一通信线34的电缆。第二电缆36例如由ffc构成。
参照图4，对实施方式的电池状态检测装置1的动作进行说明。图4的控制流程例如在点火为打开的状态下执行，并反复执行。
在步骤s1中，主单元10判断第一堆栈101是否正常。主单元10的运算部12a根据第一堆栈101的各单体电池110的单元电压的检测结果，进行步骤s1的判断。运算部12a例如在全部单体电池110的单元电压值在正常值的内的情况下，判定为第一堆栈101正常。另一方面，运算部12a在单元电压的值为正常值的范围之外的单体电池110存在的情况下，判定为第一堆栈101不正常。对于步骤s1的判定结果，在判定为第一堆栈101正常的情况下(步骤s1-y)，进入步骤s2，否则(步骤s1-n)，进入步骤s3。
在步骤s2中，主单元10的运算部12a记录为第一堆栈101正常。运算部12a例如使表示第一堆栈101为异常状态的标示成为关闭(off)。步骤s2被执行后，进入步骤s4。
在步骤s3中，主单元10的运算部12a记录为第一堆栈101异常。运算部12a例如使表示第一堆栈101为异常状态的标示成为打开(on)。步骤s3被执行后，进入步骤s4。
在步骤s4中，主单元10判断第二堆栈102是否正常。步骤s4的判断方法与步骤s1的判断方法相同。在步骤s4中判断为肯定的情况下(步骤s4-y)，进入步骤s5，否则(步骤s4-n)，进入步骤s6。
在步骤s5中，主单元10记录为第二堆栈102正常。在步骤s6中，主单元10记录为第二堆栈102异常。步骤s5以及s6的记录例如是将表示第二堆栈102的异常状态的标示转换为打开/关闭。
主单元10针对各堆栈103、104，执行与从步骤s1到步骤s6的同样的判断以及记录。在堆栈的总数为n的情况下，主单元10执行从第三堆栈103到第(n-1)堆栈的状态判断以及记录。第(n-1)堆栈的判断以及记录进行后，进入步骤s7。
在步骤s7中，主单元10进行第n堆栈的状态判断。在本实施方式中，堆栈的总数为n＝5，所以在步骤s7中，进行第五堆栈105的状态判断。在步骤s7中，在判定第五堆栈105为正常的情况下(步骤s7-y)，进入步骤s8，否则(步骤s7-n)，进入步骤s9。
在步骤s8中，主单元10记录为第五堆栈105正常。步骤s8被执行后，进入步骤s10。
在步骤s9中，主单元10记录为第五堆栈105异常。步骤s9被执行后，进入步骤s10。
在步骤s10中，主单元10判断堆栈101、102、103、104、105是否正常。在主单元10的运算部12a记录为所有堆栈101、102、103、104、105都正常的情况下，在步骤s10中，判断为肯定。另一方面，运算部12a在记录为异常的堆栈存在的情况下，在步骤s10中，判断为否定。如果在步骤s10中判断为肯定(步骤s10-y)，则进入步骤s11，如果判断为否定(步骤s10-n)，则进入步骤s12。
在步骤s11中，主单元10的运算部12a将堆栈正常状态通知电池ecu50。运算部12a经由第二通信线34，将表示各堆栈101、102、103、104、105为正常状态的信号发送至电池ecu50。步骤s11被执行后，暂时结束本控制流程。
在步骤s12中，主单元10将堆栈异常状态通知至电池ecu50。主单元10经由第二通信线34，将表示堆栈101、102、103、104、105的至少任一个发生异常的信号发送至电池ecu50。主单元10也可以发送表示产生异常的堆栈是哪一个的信号。步骤s12被执行后，暂时结束本控制流程。
电池ecu50在被主单元10通知堆栈异常状态的情况下，执行产生异常时的处理。产生异常时的处理例如包含向车辆控制ecu通知堆栈产生异常状态的动作。另外，产生异常时的处理包含向车辆的驾驶员通知堆栈产生异常状态的动作。向驾驶员的通知通过警告灯的点亮、警报音进行。电池ecu50也可以通过开放继电器53来将电池组100分离。例如，电池ecu50在车辆搭载有多个电池组100的情况下，能够将堆栈产生异常的电池组100分离，并使其它的电池组100继续电力供给。
如上所述，本实施方式所涉及的电池状态检测装置1具有主单元10、子单元20和第一通信线33。主单元10检测收纳有多个堆栈101、102、103、104、105的电池组100中的一个堆栈103的状态，其中，堆栈101、102、103、104、105中，多个单体电池110成列。子单元20检测电池组100中除了主单元10的检测对象以外的即堆栈101、102、104、105的状态。第一通信线33是连接主单元10和子单元20的通信线。
主单元10经由与第一通信线33不同系统的第二通信线34与控制电池组100的电池ecu50连接。在本实施方式的电池状态检测装置1中，连接主单元10和子单元20的第一通信线33与连接主单元10和电池ecu50的第二通信线34是不同系统。即，主单元10和子单元20之间的通信路径与主单元10和电池ecu50之间的通信路径是独立的。由此，能够简化通信配线。例如，与通过通信线分别连接电池ecu50和全部的单元10、21、22、23、24的情况相比较，能够缩短通信线的全长、减少通信线的根数。另外，即使在电池组100的单体电池110的数量、堆栈的数量变化的情况下，由于不需要对第二通信线34施加变更，所以能够简化通信配线。
另外，根据本实施方式的电池状态检测装置1，减少电池ecu50的通信负载。例如，与电池ecu50与全部的单元10、21、22、23、24可通信地连接的构成相比，大幅地减少电池ecu50所接收的接收量。由此，减少电池ecu50的运算负载。
另外，根据本实施方式的电池状态检测装置1，放宽对电池组100的构成变更的制约。例如，为了扩大电池组100的容量，可以考虑在电池组100中增加堆栈数量。在这种情况下，在本实施方式的电池状态检测装置1中，能够不变更第二通信线34而仅变更第一通信线33地，应对堆栈数量的增加。
在本实施方式的电池状态检测装置1中，主单元10经由第一通信线33而从子单元20接收子单元20的检测结果。主单元10经由第二通信线34，根据子单元20的检测结果和主单元10的检测结果，将管理信息发送至电池ecu50。通过主单元10集中管理各堆栈101、102、103、104、105，从而使电池组100的动作管理效率化。由于电池ecu50不需要进行各个单体电池110的监视，所以减少电池ecu50的监视负载。
另外，用于各堆栈101、102、103、104、105的状态监视的通信通过第一通信线33进行，第二通信线34被用在基于监视结果的管理信息的通信。因此，第二通信线34的通信流量减少，减少电池ecu50的通信负载。
另外，电池ecu50不需要进行各个单体电池110、各个堆栈101、102、103、104、105的监视。因此，能够在不进行电池ecu50的软件变更的情况下变更单体电池110、堆栈101、102、103、104、105的个数。即，通过将电池组100的监视功能集中在主单元10，从而可以提高电池ecu50的通用性、扩充性。另外，即使单体电池110、堆栈的数量增加，电池ecu50的处理负载也不易增加。
另外，本实施方式的主单元10与将第三堆栈103的单体电池110彼此电气连接的汇流条模块120一体。本实施方式的子单元20与将由子单元20来检测状态的堆栈101、102、104、105的单体电池110彼此电气连接的汇流条模块120一体。例如，第一子单元21与第一堆栈101的汇流条模块120一体。这样，通过使单元10、20与汇流条模块120为一体，从而实现电池组100的薄片化、轻量化，部件数量的削减等。
需要说明的是，电池组100的堆栈数量不限于5个。堆栈101、102、103、104、105中的单体电池110的个数是任意的。在电池组100中，各堆栈101、102、103、104、105也可以并联。另外，在各堆栈101、102、103、104、105中，单体电池110也可以并联。第一电缆35、第二电缆36可以由包覆电线等构成，以替代扁线材料。
[实施方式的第一变形例]
对实施方式的第一变形例进行说明。图5是示出实施方式的第一变形例所涉及的电池状态检测装置的概略构成的立体图，图6是示出实施方式的第一变形例所涉及的电池状态检测装置的具体构成的一个例子的立体图。在第一变形例的电池状态检测装置1中，与上述实施方式不同的点例如是主单元10由第一基板70和第二基板71构成这一点。第一基板70与子单元20是共通的。主单元10的管理功能等搭载于第二基板71。本实施方式的基板70、71例如是pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)等板状的刚性基板。
与上述实施方式同样地，如图5所示，主单元10配置在第三堆栈103，检测第三堆栈103的状态。子单元21、22、23、24分别检测堆栈101、102、104、105的状态。第一变形例的主单元10以及子单元20被固定于盖123的上表面。盖123是由合成树脂等形成的绝缘性部件。盖123以覆盖汇流条121的方式固定在各堆栈101、102、103、104、105的上表面。
如图6所示，子单元21、22、23、24由第一基板70构成。第一基板70经由电压检测线122而与各汇流条121连接。第一基板70具有运算部70a以及第一通信接口70b(参照图5)。运算部70a检测单体电池110的电压。另外，运算部70a与上述实施方式同样地，可以从热敏电阻30获取单体电池110的温度。
主单元10具有第一基板70以及第二基板71。与第一基板70和第二基板71可通信地连接。子单元20的第一基板70以及主单元10的第一基板70通过第一电缆35而相互连接。第一电缆35优选是fpc、ffc、印刷电路体等扁线材料。第一通信接口70b通过第一电缆35的第一通信线33而与可通信地连接。
第二基板71具有运算部71a以及第二通信接口71b。第二基板71和电池ecu50通过第二电缆36连接。第二电缆36也可以成为fpc、ffc、印刷电路体等的扁线材料。第二通信接口71b通过第二电缆36的第二通信线34与电池ecu50可通信地连接。也就是说，与上述实施方式的电池状态检测装置1同样地，连接主单元10和子单元20的第一通信线33与连接主单元10和电池ecu50的第二通信线34是不同系统。运算部71a通过通信而获取由子单元20的运算部70a以及主单元10的运算部70a检测到的单元电压、电池温度。运算部71a将基于获取到的检测结果的管理信息发送至电池ecu50。
[实施方式的第二变形例]
电压检测线122可以是ffc(flexibleflatcable，挠性扁平电缆)、包覆电线。堆栈101、102、103、104、105除了以在水平方向成列的方式排列配置，也可以以在垂直方向成列的方式重叠堆积。
上述实施方式以及变形例所公开的内容能够适当地组合实施。