電池系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本電池系統(tǒng)具備：電池單元，其具備第1電極端子、第2電極端子以及導(dǎo)電性的電池容器；第1電阻體，其第1端與第1電極端子電連接，并且第2端與電池容器電連接；電壓計，其測量第2電極端子與第2端之間的電壓；第2電阻體；開關(guān)，其能夠使第2電阻體電連接在第1電極端子與第2電極端子之間；控制裝置，其能夠控制開關(guān)。控制裝置在控制開關(guān)由斷開到閉合從而使得第2電阻體在第1電極端子與第2電極端子電之間連接的情況下，或者在控制開關(guān)由閉合到斷開從而使得第2電阻體在第1電極端子與第2電極端子之間不電連接的情況下，通過監(jiān)視電壓的變化，來判定第1電阻體是否與電池容器電連接。
【專利說明】電池系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在將上拉電阻體或者下拉電阻體與電池容器連接的電池單元中，判定這些電阻的連接狀態(tài)的電池系統(tǒng)。
[0002]本申請基于2010年11月25日在日本提交的特愿2011-256877號申請主張優(yōu)先權(quán)，并且在此援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]電極板(正極板、負極板)和收納電解液來形成電池單元的容器(以下稱為電池容器)是由易成型并且具有強度的材料形成的。并且，為了有效地進行因放電或者充電而發(fā)熱的電池單元的放熱，因而一般情況下由使用了熱傳導(dǎo)性高的金屬(包括合金、例如鋁合金)的材料形成。
[0004]由這樣的金屬形成的電池容器，有些情況下因在電池單元的正極板涂敷的正極活物質(zhì)以及在負極板涂敷的負極活物質(zhì)的材料而產(chǎn)生腐蝕等，結(jié)果會使電池性能降低。
[0005]因此，對應(yīng)于這些材料，為了使電池容器的電位與正極板的電位為相同電位或者與負極板的電位為相同電位，開發(fā)了一種配置將正極板與電池容器進行電連接的電阻體(上拉電阻體)或者將負極板與電池容器進行電連接的電阻體(下拉電阻體)的電池(參見專利文獻I)。
[0006]在先技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻I JP特開2008-186591號公報
[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]但是，即使是配置了上拉電阻體或者下拉電阻體的電池，如果在電池系統(tǒng)(例如:電動車)中組裝使用這種電池，則因陳年老化或者電池系統(tǒng)振動，從而也會存在這些電阻體在物理上或者電氣上偏離規(guī)定的配置(以下稱為“短路”)的情況。
[0011]如果出現(xiàn)這樣短路的情況，由于不能實現(xiàn)上拉電阻體或者下拉電阻體的功能，因而產(chǎn)生上述腐蝕等情況，結(jié)果不僅電池性能下降，還會擔(dān)心引起電池系統(tǒng)的故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，本發(fā)明的目的是，提供一種能夠以簡易結(jié)構(gòu)檢測上拉電阻體或者下拉電阻體的短路的電池系統(tǒng)。
[0013]解決課題的手段
[0014]本發(fā)明的電池系統(tǒng)的第I技術(shù)方案在于，具備:電池單元，其具備第I電極端子、第2電極端子以及導(dǎo)電性的電池容器；第I電阻體，其第I端與所述第I電極端子電連接，并且第2端與所述電池容器電連接；電壓計，其測量所述第2電極端子與所述第2端之間的電壓；第2電阻體；開關(guān)，其能夠使所述第2電阻體電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間；和控制裝置，其能夠控制所述開關(guān)，所述控制裝置，在將所述開關(guān)由斷開控制為閉合以使所述第2電阻體電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間的情況下，或者在將所述開關(guān)由閉合控制為斷開以使所述第2電阻體不電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間的情況下，通過監(jiān)視所述電壓的變化來判定所述第I電阻體是否與所述電池容器電連接。
[0015]本發(fā)明的電池系統(tǒng)的第2技術(shù)方案為，在第I技術(shù)方案中，所述控制裝置在開合所述開關(guān)的情況下，通過測量所述電壓計所測量的所述電壓的變化來判定所述開關(guān)是否發(fā)生故障。
[0016]本發(fā)明的電池系統(tǒng)的第3技術(shù)方案為，在第I或者第2技術(shù)方案中，所述電池系統(tǒng)還具備被所述控制裝置控制的顯示裝置，所述控制裝置進行使所述判定結(jié)果顯示在所述顯示裝置的控制。
[0017]本發(fā)明的電池系統(tǒng)的第4技術(shù)方案為，在第I至第3技術(shù)方案中的任一種方案中，所述第I電極端子是正極端子；所述第2電極端子是負極端子；所述第I電阻體是上拉電阻體。
[0018]本發(fā)明的電池系統(tǒng)的第5技術(shù)方案為，在第I至第3技術(shù)方案中的任一種方案中，所述第I電極端子是負極端子，所述第2電極端子是正極端子，所述第I電阻體是下拉電阻體。
[0019]發(fā)明效果
[0020]根據(jù)本電池系統(tǒng)，能夠以簡易結(jié)構(gòu)檢測上拉電阻體或者下拉電阻體的短路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的實施方式的電池系統(tǒng)的概要圖。
[0022]圖2是表示使用了圖1的電池系統(tǒng)中的上拉電阻體的電池單元周邊的構(gòu)造體以及電連接關(guān)系的電路詳細圖
[0023]圖3A示出在布線與電池容器連接的情況下的圖2的電池系統(tǒng)的檢測動作的圖。
[0024]圖3B示出在布線與電池容器未連接的情況下的圖2的電池系統(tǒng)的檢測動作的圖。
[0025]圖4是表示使用了圖1的電池系統(tǒng)中的下拉電阻體的電池單元周邊的構(gòu)造體以及電連接關(guān)系的電路詳細圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明的實施方式涉及的電池系統(tǒng)的一個特征在于，由在被組入電池系統(tǒng)的電池單元中、根據(jù)其內(nèi)容物而適當?shù)嘏渲玫纳侠娮梵w和下拉電阻體來判定、檢測是否已發(fā)生“短路”，并進行相應(yīng)的控制、處理。
[0027]下面參照附圖進行詳細說明。
[0028]所謂短路，不僅指電氣布線在物理上偏離規(guī)定配置的情況，還包含電氣布線在電氣上偏離導(dǎo)致不能導(dǎo)電的情況。
[0029]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的電池系統(tǒng)進行說明。
[0030]圖1是表示電池系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)的圖。
[0031]電池系統(tǒng)I中使用的電池單元CE，根據(jù)電池系統(tǒng)I的用途，可以使用一次電池或者二次電池的任一電池，另外還可以使用層疊型電池或者卷繞型電池的任一電池。
[0032]本實施方式中，作為電池單元CE的一個例子，對能夠進行充放電的電池單元，例如，作為蓄電池的鋰離子二次電池的電池單元進行說明。具體而言，電池單元CE是，在由鋁合金形成的導(dǎo)電性的電池容器中，將以錳酸鋰作為正極活性物質(zhì)的正極板和以碳作為負極活性物質(zhì)的負極板，通過隔膜(separator)與電解液一起密封的結(jié)構(gòu)。在電池單元CE中，為了防止所述電池容器的腐蝕等，配置了上拉電阻體。
[0033]電池系統(tǒng)I具備:電池模塊2，電力負載3，上位控制裝置4、顯示裝置5。
[0034]電池模塊2包含:由多個電池單元CE(CEa?CEh)構(gòu)成的電池組，和該電池組的監(jiān)視控制裝置即BMS (Battery Management System,電池管理系統(tǒng))6。電池模塊2從電池系統(tǒng)I的外部被嵌入并固定到電池系統(tǒng)I的內(nèi)部。由于電池模塊2是一種模塊，因此可以容易地從電池系統(tǒng)I的外部進行交換。
[0035]電力負載3，上位控制裝置4，以及顯示裝置5被預(yù)先組裝到電池系統(tǒng)I中。也有將上位控制裝置4以及BMS6合并而簡稱為“控制裝置”的情況。
[0036]電池系統(tǒng)1，可以是，例如在作為電力負載3的電機上連接車輪的叉車等工業(yè)車輛、電車、或者電動車等移動體，以及在作為電力負載3的電機上連接推進器或者螺旋槳的飛機或者船等移動體。而且，電池系統(tǒng)I也可以是例如家庭用的蓄電系統(tǒng)，或者是與風(fēng)車、太陽光這樣的自然能源發(fā)電進行組合的系統(tǒng)協(xié)作順利化的蓄電系統(tǒng)等固定用的系統(tǒng)。也就是說，電池系統(tǒng)I是對構(gòu)成電池組的多個電池單元的電力中的至少放電進行利用的系統(tǒng)，另外，也可以是利用充放電的系統(tǒng)。
[0037]電池模塊2中的電池組是向電池系統(tǒng)I的電力負載3供電的部件，由串聯(lián)連接的電池單元CEa?CEd構(gòu)成的第一分支(arm),與由串聯(lián)連接的電池單元CEe?CEh構(gòu)成的第二分支并聯(lián)連接。
[0038]以下，針對與各電池單元CEa?CEh對應(yīng)的電壓傳感器V1、V2，溫度傳感器T和電路M等各結(jié)構(gòu)，在對應(yīng)的各結(jié)構(gòu)的說明標號的末尾適當記載a?h，以明示是對應(yīng)哪個電池單元的結(jié)構(gòu)進行說明的。
[0039]構(gòu)成電池組的多個電池單元CEa?CEh中，用于測量電池容器的溫度(以下稱為單元溫度)的溫度傳感器Ta?Th、用于測量電池單元的正極端子和負極端子之間的電壓(以下稱為單元電壓)的電壓傳感器Vla?Vlh、以及用于測量電池容器的電壓(以下稱為容器電壓)的電壓傳感器V2a?V2h被分別一一對應(yīng)配置
[0040]通過將各電池單元CE的正極端子或負極端子中的一個與電池容器CO進行電連接，從而進行后述的上拉或下拉，并且對各電池單元CE進行公知的單元平衡的電路M (Ma?Mh)分別與各個電池單元CE——對應(yīng)地被配置。該電路M (Ma?Mh)也可以安裝在公知的電路基板上。
[0041]各分支中分別配置一個對應(yīng)的電流傳感器，其可以分別測量各分支中流動的電流。具體而言，對第一分支配置了電流傳感器I α，對第二分支配置了電流傳感器I β。
[0042]并且，在各分支中，分別配置一個用于將各分支與電力負載3進行電連接或者未連接的分支用開關(guān)。具體而言，對第一分支配置了分支用開關(guān)Sa，對第二分支配置了分支用開關(guān)S β。
[0043]通過對所述單元溫度、單元電壓、容器電壓、各分支中流動的電流進行測量的各種傳感器所測量并輸出的測量信息，被輸入到后述的BMS6。
[0044]本實施方式中，4個電池單元串聯(lián)連接形成I個分支，合計2個分支被并聯(lián)連接。但是，連接在各分支中的電池單元的個數(shù)、分支的個數(shù)可以分別為I個，也可以分別為多個，可以任意設(shè)計。
[0045]BMS6*2fCMU(Cell Monitor Unit,單兀監(jiān)視單兀)和 BMU(Battery ManagementUnit,電池管理單元)構(gòu)成。2個CMU是CMUl以及CMU2。
[0046]CMUl以及CMU2具備未圖不的ADC(Analog Digital Converter模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)，將所述各種傳感器檢測并輸出的多個所述測量信息分別作為模擬信號進行接收，這些模擬信號通過ADC轉(zhuǎn)換為分別對應(yīng)的數(shù)字信號。并且，CMUl以及CMU2將該數(shù)字信號作為用于BMU計算相關(guān)信息(二是與所述測量信息相關(guān)的信息，包括通過BMU運算的各電池單元的充電率(SOC))的多個參數(shù)輸出給BMU。
[0047]本實施方式中，如圖1所示，各CMU通過總線或者信號線分別與所述各種傳感器連接。
[0048]附圖1中，為了方便說明，將電路Ma?Mh，電壓傳感器Vla?Vlh，以及電壓傳感器V2a?V2h與BMS6分別進行表示。然而實際上在附圖1中，這些是BMS6的一部分，尤其在此為各自對應(yīng)的CMU的一部分。
[0049]上位控制裝置4根據(jù)用戶的指示(例如、電池系統(tǒng)I是電動車的情況下，用戶的加速踏板的踩踏量)控制電力負載3，并且接收從BMS6發(fā)送的電池組的相關(guān)信息，控制顯示裝置5，并將該相關(guān)信息恰當?shù)仫@示在顯示裝置5中。
[0050]而且，上位控制裝置4在判定所述相關(guān)信息為異常值的情況下，使顯示裝置5中內(nèi)置的異常燈點亮的同時，使顯示裝置5中內(nèi)置的蜂鳴器等音響裝置起動響起警報，通過光和聲音刺激視覺以及聽覺，提醒用戶注意。
[0051]顯示裝置5，例如是具備所述音響裝置的液晶面板等顯示器，能夠基于上位控制裝置4的控制，進行構(gòu)成電池組的多個各電池單元CEa?CEh的所述相關(guān)信息的顯示。
[0052]電力負載3，是例如與電動車的車輪連接的電機、轉(zhuǎn)換器等電力轉(zhuǎn)換器。電力負載3也可以是驅(qū)動雨刷器等的電機。
[0053]下面，在電池系統(tǒng)I中，利用附圖1、附圖2、附圖3A以及附圖3B，對用于進行后述的各電池單元的“電阻體連接判定”的控制的結(jié)構(gòu)、動作進行詳細說明。
[0054]首先，利用附圖2，對圖1的電池單元周邊的結(jié)構(gòu)的電連接關(guān)系進行詳細說明。由于任何電池單元CE的周邊都是相同的結(jié)構(gòu)，因此代表性地對第I分支的電池單元CEa的周邊結(jié)構(gòu)進行說明。
[0055]其次，利用附圖1、附圖2、附圖3A以及附圖3B，對“電阻體連接判定”的動作進行說明。
[0056]利用附圖2，對電池單元周邊的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0057]在電池單元CEa的電池容器COa的內(nèi)部，所述正極板和負極板隔著隔板而層疊，進而與電解液一起被密封起來。因此，電動勢為VOa的電池被內(nèi)置于電池容器COa。在電池容器COa形成正極端子(第I電極端子)和負極端子(第2電極端子)，在電池容器COa的內(nèi)部，分別為正極端子與正極板電連接，負極端子與負極板進行電連接。
[0058]任何電路M(Ma?Mh)的結(jié)構(gòu)都是相同的。電路M具備電阻體R1、電阻體R2、以及由晶體管等構(gòu)成的開關(guān)SW。
[0059]開關(guān)SW被控制為“閉合”(ON)的情況下，電阻體R2的第I端與電池單元CE的正極端子電連接，并且，電阻體R2的第2端與該電池單元CE的負極端子電連接。另外，開關(guān)SW被控制為“斷開”(OFF)的情況下，第2端與負極端子不進行電連接。
[0060]本實施方式中，電池容器CO是實質(zhì)上與正極端子同電位(上拉)的結(jié)構(gòu)。因此，電阻體Rl (例如,在與電池單元CEa對應(yīng)的電路Ma的情況下，是電阻體Rla)的“第I端”通過電氣路徑Dl (例如，電池單元CEa的情況下是電氣路徑Dla)電連接該正極端子。電阻體Rl的“第2端”通過電氣路徑D2 (例如，電池單元CEa情況下是電氣路徑D2a)電連接該電池容器CO (例如，電池單元CEa的情況下是電池容器COa)。
[0061]電氣路徑D2是電阻值比電阻體Rl小的電氣路徑，可以是與電阻體Rl分開的物體，也可以是從最初開始與電阻體Rl —體形成的物體。
[0062]電氣路徑Dl可以是與電氣路徑D2相同的結(jié)構(gòu)，也可以是電氣路徑中包括與電阻體Rl相同的電阻的結(jié)構(gòu)。由此可知，可以更容易進行后述的第2電阻連接判定。
[0063]配置連接用于測量單元電壓的電壓傳感器Vl (例如，對應(yīng)電池單元CEa的電壓傳感器是Via)，使得通過電氣路徑Dl測量電池單元CE的正極端子與負極端子之間的電壓。
[0064]配置連接用于測量容器電壓的電壓傳感器V2 (例如，對應(yīng)電池單元CEa的電壓傳感器是V2a)，使得通過電氣路徑D2測量負極端子與電池容器CO之間的電壓。
[0065]如下所述，BMS6進行開關(guān)SW的開閉控制。
[0066]附圖2中，從連接在相鄰的電池單元CE之間的電線延伸出2條電氣路徑，在被適當控制的情況下，可以將2條電氣路徑共用為一根。
[0067]利用附圖1、附圖2、附圖3A以及附圖3B，對電池系統(tǒng)I中的各電池單元CEa?CEh的“電阻體連接判定”處理的動作進行說明。
[0068]所謂電阻體連接判定，是指檢測、判定分別配置在各電池單元CEa?Ceh中的上拉電阻體或者下拉電阻體與電池容器之間的電連接狀態(tài)。具體來講，是檢測、判定電氣路徑Dl或者D2與電池容器CO之間有無短路。
[0069]本實施方式中，由于電阻體Rl是作為上拉電阻體而被配置的，因此“電阻體連接判定”檢測、判定上拉電阻體與電池容器之間的電連接狀態(tài)。
[0070]電池系統(tǒng)I中，在電池系統(tǒng)I的啟動時，控制裝置(上位控制裝置4)開始“電阻體連接判定”的處理。
[0071 ] 下面，對“電阻體連接判定”按處理順序進行說明。
[0072]電池系統(tǒng)I啟動之前，電路Ma?Mh的各個開關(guān)SWa?SWh為“斷開”(OFF)的狀態(tài)，分支用開關(guān)Sa以及S3為“斷開”(OFF)的狀態(tài)。
[0073]首先，通過將電池系統(tǒng)I的啟動開關(guān)接通(例如，電池系統(tǒng)I為電動車的情況下，用戶將點火開關(guān)設(shè)為0N)，為了進行各電池單元CE的“電阻體連接判定”，因而通過未圖示的小電源供給電力的上位控制裝置4向BMS6發(fā)送判定開始信號。此時，從該小電源接收電力供給，電壓傳感器Vla?Vlh、V2a?V2h、溫度傳感器Ta?Th等各種傳感器也開始進行測量。
[0074]電池模塊2的一個電池單元可以作為該小電源使用，也可以作為用于控制裝置執(zhí)行動作的電力供給。這種情況下，此電池單元不僅作為向電力負載3進行電力供給用的電源起作用，也作為用于控制裝置執(zhí)行動作的電源而起作用。
[0075]接收了判定開始信號的BMS6利用電壓傳感器Vla?Vlh的測量信息得到各電池單元CEa?CEh各自的單元電壓作為所述參數(shù)中的一種。并且，BMS6利用電壓傳感器V2a?V2h的測量信息得到各電池單元CEa?CEh各自的容器電壓作為所述參數(shù)中的一種。
[0076]并且，BMS6進行電氣路徑Dl (下面適當?shù)胤Q為“布線D1”)是否短路(是否電連接)的“第I電阻體連接判定”。
[0077]如果布線Dl是短路的，則電壓傳感器Vl的測量信息表示的電壓值是與對應(yīng)的電池單元CE的電動勢VO的值不同的值。因此，第I電阻體連接判定中，BMS6將電壓傳感器Vl的測量信息表示的電壓值與上一次啟動開關(guān)被斷開時的電池單元CE的單元電壓值進行比較。上一次啟動開關(guān)被斷開時的電池單元CE的單元電壓值被記錄在被內(nèi)置于BMS6內(nèi)部、且可電重寫的、未圖示的不揮發(fā)性存儲器(EEPROM)中。
[0078]如果兩者實質(zhì)上相同，則BMS6判定布線Dl為未短路狀態(tài)；如果兩者實質(zhì)上不同，則可以判定布線Dl為短路狀態(tài)。
[0079]例如，如果布線Dla為短路狀態(tài)，則電壓傳感器Vla的測量信息所指的電壓值與電池單元CEa的電動勢VOa的值不同。因此,如果上一次啟動開關(guān)斷開時的電池單元CEa的單元電壓值與當前的電壓傳感器Vla的測量信息所指的電壓值實質(zhì)上是指相同值，則BMS6判定布線Dla為未短路狀態(tài)；如果兩者實質(zhì)上為不同值，則判定布線Dla為短路狀態(tài)。
[0080]通過所述第I電阻體連接判定的處理，BMS6從各電池單元CEa?CEh中確定被判定為對應(yīng)的布線Dl短路從而未電氣連接的電池單元CE(下面稱為第I異常單元)。然后，BMS6對并非第I異常單元的其他電池單元CE進行電氣路徑D2(下面為了方便稱為“布線D2”)是否短路的“第2電阻體連接判定”處理。
[0081]關(guān)于第I異常單元由于已經(jīng)明確存在異常，因此不實施第2電阻體連接判定。換而言之，實施第2電阻體連接判定的電池單元CE，只有作為上拉電阻體而起作用的電阻體Rl的所述“第I端”與正極端子電連接的電池單元。
[0082]BMS6按照如下方式進行第2電阻體連接判定的處理。
[0083]此處理中，以對應(yīng)的布線Dl未短路的電池單元CE為對象。因此，無論布線D2為短路還是非短路的情況下，在穩(wěn)定狀態(tài)下，電壓傳感器V2的測量信息所指的電壓值與對應(yīng)的電壓傳感器Vl的測量信息所指的電壓值實質(zhì)上相同(相當于電動勢VO的電壓值)。
[0084]因此，控制開關(guān)SW使之從“斷開”到“閉合”，或者從“閉合”到“斷開”，BMS6利用該控制時的過渡狀態(tài)的電壓傳感器Vl以及V2的測量信息，通過檢測由后述電容器C的放電、或者電容器C的充電帶來的影響，來判定布線D2是否短路。
[0085]電容器C表示電池單元特性上產(chǎn)生的寄生電容，并不是將電池單元外部另外準備的電容器配置在電池單元的內(nèi)部。
[0086]首先，BMS6針對對應(yīng)于各電池單元的電路Ma?Mh，使開關(guān)信號成為有效并輸出。
[0087]輸入了有效的開關(guān)信號的電路Ma?Mh，將分別所具有的開關(guān)SWa?SWh設(shè)為“閉合”(ON)，各電路Ma?Mh具有的電阻體R2 (電阻體R2a?R2h)的第2端與對應(yīng)的負極端子電連接。從而，由于電池單元CE的正極端子與負極端子通過電阻體R2電連接，因此電壓傳感器Vl的測量值從電動勢VO下降了與未圖示的電池單元CE的內(nèi)部電阻或者布線電阻的電阻相應(yīng)的量，成為值Va (下面稱為下降電壓Va)。
[0088]電動勢VO與下降電壓V a的值的差一般為IOMV?40MV之程度。
[0089]但是，如果對布線D2與電池容器CO電連接的情況和沒有連接的“未連接”的情況相比較，則電壓傳感器V2的測量值V的值變成下降電壓Va為止的時間會產(chǎn)生很大的差。
[0090]在布線D2與電池容器CO未連接的情況下，如附圖3A、附圖3B所示，測量值V的值在小于Ims的時間內(nèi)瞬時變成下降電壓Va。相對地，在布線D2與電池容器CO相連接的情況下，如附圖3A所示，測量值V的值以數(shù)百MS的單位比較緩慢地變化。
[0091]其原因是，布線D2與電池容器CO連接的情況下，由于該電池單元CE的電池容器CO的電位與該電池單元CE的正極端子的電位實質(zhì)上是相同的值，故而在該電池單元CE的電池容器CO與該電池單元CE的負極端子之間，與該電池單元CE分開準備的電容器，與配置在電池單元CE內(nèi)部的電容器產(chǎn)生相同的作用。另一方面，布線D2與電池容器CO未連接的情況下，這樣的電容器不產(chǎn)生作用。將表示與該電容器相同作用的寄生電容，如上述那樣記作電容器C。
[0092]因此，通過BMS6測量在BMS6輸出了有效的開關(guān)信號之后、電壓傳感器V2的測量值V從V ^ VO變化為V^Va的時間t。
[0093]例如，若在電阻體Rl與該電池單元CE的電池容器CO電連接的情況下，將電壓傳感器V2的測量值V從V?VO變?yōu)閂?V a的時間設(shè)為基準時間TM(足夠長的時間，例如約I秒)，則在T?TM的情況下，BMS6判定電阻體Rl的所述“第2端”與該電池單元CE的電池容器CO電連接。
[0094]另外，在T << TM的情況下，BMS6判定布線D2短路、從而處于所述“第2端”與電池容器CO未電連接的非連接狀態(tài)。
[0095]如此，在第2電阻體連接判定的處理中，即使不使用電壓傳感器VI，只監(jiān)視電壓傳感器V2的測量值V的值變化，就能夠判定布線D2是否短路。
[0096]BMS6通過第2電阻體連接判定的處理,從各電池單元CEa?CEh中確定了被判定布線D2與電池容器CO未 電連接的電池單元CE (下面稱為第2異常單元)之后，使開關(guān)信號無效并向與各電池單兀對應(yīng)的電路Ma?Mh輸出。由此,被輸入了無效的開關(guān)信號的電路Ma?Mh將分別所具有的開關(guān)SWa?SWh設(shè)為“斷開”(OFF)，各電路Ma?Mh具有的電阻體R2與電池容器CO電氣切斷，成為未連接狀態(tài)。因此，如附圖3A，附圖3B所示，電壓傳感器V2的測量值V上升到電池CE的電動勢VO。
[0097]此時，布線D2短路的情況下，開關(guān)SW設(shè)為“斷開”(OFF)后，如附圖3B所示，電壓傳感器V2的測量值V在小于IMS的時間內(nèi)，測量值V的值瞬時從下降電壓V α變?yōu)殡妱觿軻O0另一方面，在布線D2未短路的情況下，如附圖3Α所示，比較緩慢地上升。
[0098]因此，與第2電阻體連接判定的處理中所述的相同，BMS6可以利用這個動作對布線D2與電池容器CO之間有無電連接進行判定。
[0099]BMS6能夠通過第2電阻體連接判定的處理，在電壓傳感器V2的測量值V未如附圖3Α、附圖3Β那樣發(fā)生變化的情況下，判定對應(yīng)的開關(guān)SW有故障。BMS6能夠判定且確定與成為第2電阻體連接判定的處理對象的電池單元CE對應(yīng)的開關(guān)SWa?SWh中的任一開關(guān)是否發(fā)生故障(例如，是否無法執(zhí)行“開” “關(guān)”動作)。
[0100]具體來講，BMS6在電壓傳感器V2的測量值V保持在VO的情況下，能夠判定存在開關(guān)SW不能設(shè)為“閉合”(ON)的故障。并且，BMS6在測量值V不是VO的情況下，能夠判定存在開關(guān)SW不能設(shè)為“斷開”(0FF)的故障，或者存在開關(guān)SW具有某個電阻值而被連接，維持著非“閉合”(ON)也非“斷開”(OFF)的狀態(tài)的故障。[0101]進一步，BMS6，將被判定為第I以及第2異常單元的電池單元CE的信息與前面所述的有故障的開關(guān)SW的信息一并作為各電池單元CEa?CEh的相關(guān)信息的一部分發(fā)送給上位控制裝置4，同時將判定結(jié)束信號發(fā)送給上位控制裝置4。
[0102]在上位控制裝置4接收的各電池單元的相關(guān)信息中含有表示第1、第2異常單元的信息或者有故障的開關(guān)SW的信息的情況下，上位控制裝置4判定相關(guān)信息中含有異常值并且點亮顯示裝置5中內(nèi)置的異常燈。并且，上位控制裝置4將能夠判別各電池單元CEa?Ceh中的哪個為第I或者第2異常單元，進一步哪個開關(guān)SW發(fā)生故障的信息在顯示裝置5上進行顯示。并且，上位控制裝置4使顯示裝置5中內(nèi)置的蜂鳴器等音響裝置啟動而響起警報。
[0103]由此，不僅能夠通過光和聲音刺激視覺以及聽覺，提醒用戶進行適當?shù)男蘩?，而且由于能夠確定與上拉電阻體電脫離的是哪個電池單元，同時還能夠確定對應(yīng)的布線Dl或者D2中的哪個可能短路，因此修理也變得容易。進一步，對有故障的開關(guān)SW的修理也變得容易。
[0104]接收到判定結(jié)束信號的上位控制裝置4，為了能夠向電力負載3供給電池組的電力，而使第I分支用開關(guān)控制信號有效并向BMS6發(fā)送。
[0105]接收到有效的第I分支用開關(guān)控制信號的BMS6，為了將不包含第1、第2異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)Sw在內(nèi)的分支的分支用開關(guān)Sa或者SP由“斷開”(0FF)設(shè)為“閉合”(ON)，使不包含該異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)Sw在內(nèi)的分支所對應(yīng)的第2分支用開關(guān)控制信號有效。
[0106]將輸入了有效的第2分支用開關(guān)控制信號的分支用開關(guān)Sa或者SP由“斷開”(OFF)向“閉合”(ON)執(zhí)行動作。另外，此時，由于包含第1、第2異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)SW在內(nèi)的分支所對應(yīng)的第2分支用開關(guān)控制信號無效，因此對應(yīng)的分支用開關(guān)保持“斷開”(0FF)，因此，此分支不與電力負載3電連接。
[0107]由此，電池模塊2的各分支中，除第1、第2異常單元以及產(chǎn)生了故障的開關(guān)SW之外的分支與電力負載3電連接。因此，通過電阻體連接判定的處理，在完全沒有判定出第1、第2異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)Sw的情況下，由于所有分支與電力負載3電連接，因此電池系統(tǒng)I可以運轉(zhuǎn)(例如，在電池系統(tǒng)I為電動車等移動體的情況下可以行使)。
[0108]在存在包含第1、第2異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)SW在內(nèi)的分支的情況下，該分支與電力負載3不連接，只有除第1、第2異常單元或者產(chǎn)生了故障的開關(guān)SW之外的分支與電力負載3連接。因此，例如，在電池系統(tǒng)I為電動車等移動體的情況下，至少能夠自力使之安全地移動到修理工廠。
[0109]如果斷開啟動開關(guān)(例如，用戶將點火開關(guān)設(shè)為OFF)，則BMS6在所述不揮發(fā)性存儲器中記錄各電池單元CE各自的單元電壓的值，進一步，上位控制裝置4將所有分支所對應(yīng)的第I分支用開關(guān)控制信號設(shè)為無效。因此，接收無效的第I分支用開關(guān)控制信號的81^6，為了將分支用開關(guān)3 0以及SP由“閉合”設(shè)為“斷開”，因而將所有分支所對應(yīng)的第2分支用開關(guān)控制信號設(shè)為無效。
[0110]接收無效的第2分支用開關(guān)控制信號的各分支用開關(guān)S a以及SP由“閉合”向“斷開”執(zhí)行動作。由此，電池模塊2的各分支的電池組與電力負載3被電切斷。
[0111]并且，切斷由所述小電源的電力供給，電壓傳感器Vla?Vlh、V2a?V2h、溫度傳感器Ta?Th等各種傳感器的測量停止，同時BMS6也停止。由此，電池系統(tǒng)I也停止。
[0112]以上的說明中，雖然是將電池容器CO的電位設(shè)為“上拉”的結(jié)構(gòu)，但不僅限于此。
[0113]根據(jù)正極活性物質(zhì)和負極活性物質(zhì)等的材料，存在電池單元CE的電池容器CO實質(zhì)上與電池單元CE的負極端子相同電位(“下拉”)的情況。這種情況下，能夠照樣使用附圖2中所示的電路M。但是，如附圖4所示，與附圖2的電池單元CE連接的電路M在圖中上下反過來連接。也就是，附圖2中電路M與正極端子連接的位置連接到負極端子(第I電極端子)，附圖2中電路M與負極端子連接的位置連接到正極端子(第2電極端子)連接。
[0114]換言之，電阻體Rl的所述“第I端”通過布線Dl'與該電池單元CE的負極端子電連接，電阻體Rl的所述“第2端”通過布線D2'與電池單元CE的電池容器CO電連接。由此，電阻體Rl作為下拉電阻體起作用。配置連接用于測量容器電壓的電壓傳感器V2，使之通過布線D2'測量該電池 單元CE的正極端子與該電池單元CE的電池容器CO之間的電壓。
[0115]如采用這樣的結(jié)構(gòu)，則電容器C所對應(yīng)的寄生電容即電容器C'產(chǎn)生在正極端子與電池容器之間。
[0116]這樣便能得到下拉電池容器CO的電位的結(jié)構(gòu)。
[0117]在上述“上拉”的結(jié)構(gòu)中說明的結(jié)構(gòu)以及動作中，如果將“上拉”替換為“下拉”，“正極端子”替換為“負極端子”，“負極端子”替換為“正極端子”，“電容器C”替換為“電容器C' ”，“布線D1”配置為“布線Dl' ”，“布線D2”配置為“布線D2' ”，則變?yōu)椤跋吕苯Y(jié)構(gòu)中電阻體連接判定的處理的說明。因此,省略下拉電池容器CO的電位的結(jié)構(gòu)的說明。
[0118]如上，由于無論在上拉的情況還是在下拉的情況，都可以適當?shù)厥褂猛瑯咏Y(jié)構(gòu)的電路M，可以實現(xiàn)在量產(chǎn)電池系統(tǒng)I等情況下的成本削減。
[0119]本發(fā)明不限于上述實施方式，只要沒有脫離本發(fā)明宗旨，便能夠進行各種變形。例如，也可以不將上拉電阻體或者下拉電阻體配置在電路M的電路基板內(nèi)部，而是分體配置在該電路基板的外部。
[0120](產(chǎn)業(yè)上的可利用性)
[0121]根據(jù)本發(fā)明的電池系統(tǒng)，使用簡單的結(jié)構(gòu)，能夠檢測上拉電阻體或者下拉電阻體的短路。
[0122]符號說明
[0123]I…電池系統(tǒng)
[0124]2…電池模塊
[0125]3...電力負載
[0126]4…上位控制裝置
[0127]5…顯示裝置
[0128]6...BMS
[0129]CE…電池單元
[0130]CO…電池容器
[0131]Rl…電阻體(第I電阻體)
[0132]R2…電阻體(第2電阻體)
[0133]V2…電壓計
[0134]SW…開關(guān)
【權(quán)利要求】
1.一種電池系統(tǒng),具備: 電池單元，其具備第I電極端子、第2電極端子以及導(dǎo)電性的電池容器； 第I電阻體，其第I端與所述第I電極端子電連接，并且第2端與所述電池容器電連接; 電壓計，其測量所述第2電極端子與所述第2端之間的電壓； 第2電阻體； 開關(guān)，其能夠使所述第2電阻體電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間；和 控制裝置，其能夠控制所述開關(guān)， 所述控制裝置，在將所述開關(guān)由斷開控制為閉合以使所述第2電阻體電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間的情況下，或者在將所述開關(guān)由閉合控制為斷開以使所述第2電阻體不電連接在所述第I電極端子與所述第2電極端子之間的情況下，通過監(jiān)視所述電壓的變化來判定所述第I電阻體是否與所述電池容器電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制裝置在開合所述開關(guān)的情況下，通過測量所述電壓計所測量的所述電壓的變化來判定所述開關(guān)是否發(fā)生故障。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述電池系統(tǒng)還具備被所述控制裝置控制的顯示裝置， 所述控制裝置進行使所述判定結(jié)果顯示在所述顯示裝置的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I電極端子是正極端子； 所述第2電極端子是負極端子； 所述第I電阻體是上拉電阻體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的電池系統(tǒng)，其特征在于， 所述第I電極端子是負極端子； 所述第2電極端子是正極端子； 所述第I電阻體是下拉電阻體。
【文檔編號】H01M10/42GK103430033SQ201280011675
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月25日
【發(fā)明者】竹山泰 申請人:三菱重工業(yè)株式會社