CN105492912A - 电池监视单元 - Google Patents

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Abstract

电池监视单元(1)包括控制IC(10)、CPU(20)、以及负载电路(30)。在电池监视单元(1)的内部，控制电路即控制IC(10)与CPU(20)连接于共通的单元内部接地点(GND2)。负载电路(30)与不同于单元内部接地点(GND2)的电源接地点(P-GND)连接。在电池监视单元(1)的内部，电源接地点(P-GND)与单元内部接地点(GND2)经由二极管(50)连接。单元内部接地点(GND2)利用从第1接地端子(41)延伸的电线，另外，电源接地点(P-GND)利用从第2接地端子(42)延伸的电线，与共通的外部接地点(GND1)连接，即使在电池监视单元与外部的接地点之间产生了断线的情况下，也防止电池监视单元的功能丧失。

Description

电池监视单元
技术领域
本发明涉及电池监视单元，例如涉及被构成为能对由多个电池单体构成的组电池的状态进行监视的电池监视单元。
背景技术
电动汽车、PHV(***式混合动力车)被实用化且各种车种已投入了市场。在这样的车辆中，利用电力作为动力源。
在这样的车辆中搭载有蓄电池、特别是由多个电池单体构成的组电池(以下仅称作“电池”)。而且，设置有控制并监视电池的电池监视单元。图1示出以往的构成的电池监视单元101。电池监视单元101包括：监视并控制电池的控制IC110；综合地控制电池监视单元101的CPU120；以及负载电路130。
在这样的电池监视***中，希望实现可靠性高的技术。作为这样的技术，例如有目的如下的技术：调整基于平衡电路的充电量、诊断过充电、过放电以监视电池单体的状态，并且提高计测***的可靠性等以提高电池***整体的可靠性(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-193589号公报
发明内容
本发明欲解决的问题
可是，图1的电池监视单元101的各构成要素在内部都与相同的地线GND连接。在从电池监视单元101的接地端子141向外部的接地点GND延伸的电线(接地线)产生断线时，构成电池监视单元101的控制IC110、CPU120等各要素的地线GND会成为浮动的状态。具有的问题是：在这样的状态下，基准电位不稳定而控制IC110等的动作不能正常进行，单元功能会丧失。另外，还具有的问题是：在电池监视单元101的功能丧失的情况下，不能确定故障部位。专利文献1所公开的技术中也存在同样的问题，希望开发其他技术。
本发明的目的是鉴于这样的状况而完成的，提供一种解决上述问题的技术。
用于解决问题的方案
本发明是一种电池监视单元，包括控制电路、和负载电路，进行蓄电池的控制和监视，在单元内部，所述控制电路与第1接地点连接，所述负载电路与不同于所述第1接地点的第2接地点连接，所述第1接地点与所述第2接地点经由二极管连接，所述第1接地点和所述第2接地点共通地与外部的接地点连接。
发明效果
根据本发明，即使在电池监视单元与外部的接地点之间产生了断线的情况下，也能够防止电池监视单元的功能丧失。
附图说明
图1是背景技术所涉及的电池监视单元的框图。
图2是发明的第1实施方式所涉及的电池监视单元的框图。
图3是包括第2实施方式的电池监视单元的电池监视***的概要构成框图。
图4是断线时的动作说明图。
图5是实施方式的变形例的说明图。
附图标记说明
1：电池监视单元
10：控制IC
20：CPU
30：负载回路
41：第1接地端子
42：第2接地端子
50：二极管
200：电池监视***
201：电池单元
202：继电器
203：电池监视单元
210：控制器
211：控制IC
212：继电器驱动电路
213：二极管
GND1：外部接地点
GND2：单元内部接地点(第1接地点)
LE：接地线(第2接地线)
LV1～LV5：第1电压检测线～第5电压检测线
LV11：第1外部电压检测线
LV12：第1内部电压检测线
T1～T5：第1电压检测端子～第5电压检测端子
P-GND：电源接地点(第2接地点)
具体实施方式
下面，参照附图来说明具体实施方式(记作“实施方式”)。
[1]第1实施方式
图2是发明的第1实施方式所涉及的电池监视单元的框图。
第1实施方式的电池监视单元1包括控制IC10、CPU20、以及负载电路30。并且，电池监视单元1包括用于与外部的接地点(以下称作“外部接地点GND1”)连接的第1接地端子41和第2接地端子42。如图所示，第1接地端子41和第2接地端子42与共通的外部接地点GND1连接。
在电池监视单元1的内部，控制电路即控制IC10和CPU20与共通的接地线(此处为单元内部接地点GND2)连接。
另外，负载电路30与不同于单元内部接地点GND2的接地线(电源接地点P-GND)连接。
另外，在电池监视单元1的内部，电源接地点P-GND与单元内部接地点GND2经由二极管50连接。二极管50的阳极与单元内部接地点GND2的接地线连接，阴极与电源接地点P-GND的接地线连接。在图示中，标记在第1接地端子41和第2接地端子42的内部附近。
而且，单元内部接地点GND2利用从第1接地端子41延伸的电线与外部接地点GND1连接。另外，电源接地点P-GND利用从第2接地端子42延伸的电线与外部接地点GND1连接。
此处，如图所示，在从第1接地端子41延伸的电线产生了断线的情况下，电池监视单元1的单元内部接地点GND2被设定为从电源接地点P-GND隔着二极管50的电位(单元内部接地点GND2的电位＝电源接地点P-GND的电位+二极管50的正向电压)。
其结果是，即使在产生了断线的情况下，虽然与正常时的单元内部接地点GND2的电位不同，但单元内部接地点GND2的电位不会被设定为浮动的状态。所以，控制IC10和CPU20能够动作。由此，电池监视单元1即使在单元内部接地点GND2与外部接地点GND1之间产生了断线的情况下，其功能(例如通信功能等)也不会不丧失，能够监视有无断线的异常。
[2]第2实施方式
图3是包括第2实施方式的电池监视单元的电池监视***的概要构成框图。
电池监视***200包括：具有多个后述的电池单体的电池单元201；对从充电器向电池单元201的充电电流或者对电池单元201向负载的放电电流进行断开(切断)控制的继电器202；以及监视电池单元201的状态，进行继电器202的开关控制和电池单元201的充电状态控制，并且判别电池单元201的连接状态是否维持正常的电池监视单元203。
电池单元201包括串联连接的多个电池单体CL1～CL4。
继电器202被构成为锁存式的机械式继电器。
电池监视单元203包括：控制电池监视单元203整体的控制器210；对构成电池单元201的电池单体CL1～CL4的各电压进行检测，并且进行电池单体CL1～CL4之间的单体平衡控制的控制IC211；以及在控制器210的控制下进行继电器202的驱动的继电器驱动电路(负载电路)212。
在上述构成中，电池单体CL1的低电位侧端子与控制IC211的第1电压检测端子T1经由第1电压检测线LV1连接，电池单体CL1的高电位侧端子及电池单体CL2的低电位侧端子与控制IC211的第2电压检测端子T2经由第2电压检测线LV2连接。
此处，第1电压检测线LV1被构成为第1外部电压检测线LV11和第1内部电压检测线LV12，该第1外部电压检测线LV11将电池单体CL1的低电位侧端子与电池监视单元203的第1电压检测端子T1之间连接该第1内部电压检测线LV12被构成为电池监视单元203的基板上的布线图案。
同样，电池单体CL2的高电位侧端子及电池单体CL3的低电位侧端子与控制IC211的第3电压检测端子T3经由第3电压检测线LV3连接。
另外，电池单体CL3的高电位侧端子及电池单体CL4的低电位侧端子与控制IC211的第4电压检测端子T4经由第4电压检测线LV4连接。
另外，电池单体CL4的高电位侧端子与控制IC211的第5电压检测端子T5经由第5电压检测线LV5连接。
在上述构成中，第1电压检测线LV1也作为第1接地线发挥功能，并与外部接地点GND1连接。
另外，第1电压检测线LV1、与作为第2接地线发挥功能的接地线LE经由作为降压单元的二极管213连接。并且，接地线LE在电池监视单元203内与电源接地点P-GND连接。
控制IC211具有与电池单体CL1～CL4分别并联的未图示的串联连接起来的单体平衡用电阻和开关晶体管。
而且，对于电池单体CL1～CL4分别检测到的电压成为预定的单体平衡检测电压V1以上时，使对应的开关晶体管为接通(闭)状态，使对应的电池单体CL1～CL4的蓄电电力经由单体平衡用电阻作为旁路电流放电，抑制充电。
即使在抑制了充电的状态下，在电池单体CL1～CL4中任意的电池单体的电压达到了预定的过充电检测电压V2(＞V1)的情况下，控制IC211停止构成电池单元201的电池单体CL1～CL4的充电。然而，即使在该状态下，也经由上述的单体平衡用电阻继续进行单体平衡动作。其结果是，电池单体CL1～CL4的电压缓缓下降，达到预定的单体平衡解除电压V3(＜V1)时，使对应的开关晶体管为断开(开)状态，结束单体平衡动作。
此处，电池监视单元203的单元内部接地点GND2为作为信号处理***发挥功能的控制器210和控制IC211等的共通接地点。
另外，电源接地点P-GND被构成为作为电源供给***发挥功能的继电器驱动电路212等的共通接地点。此时，电源接地点P-GND经由接地线LE和第1电压检测线LV1与单元内部接地点GND2连接。因此，电源接地点P-GND的电位与单元内部接地点GND2的电位为相同电位。
P-GND＝GND2
另外，二极管213从单元内部接地点GND2(第1接地点)向电源接地点P-GND(第2接地点)正向连接。
其结果是，即使在向电源接地点P-GND的电信号载有噪声的情况(例如在继电器202的接通动作时，瞬间地流过1A左右的电流)下，该噪声也不会流入到单元内部接地点GND2，接地于单元内部接地点GND2的控制器210和控制IC211的动作不会不稳定。
接下来，说明第1外部电压检测线LV11断线的情况下的动作。
图4是断线时的动作说明图。
如上所述，在第1外部电压检测线LV11正常连接的阶段中，二极管213的阳极端子和阴极端子经由第1外部电压检测线LV11和接地线LE而处于短路状态，在阳极端子-阴极端子间不会产生电位差。
所以，控制IC211检测电池单体CL1的通常时的电压Vn，作为经由第1电压检测线LV1和第2电压检测线LV2检测到的电池单体CL1的电压。
与之相对，在第1电压检测端子T1与电池单体CL1的低电位侧端子连接的第1外部电压检测线LV11断线的情况下，在二极管的阳极端子-阴极端子间会产生相当于二极管的正向下降电压VF的电位差。即，电源接地点P-GND的电位为比单元内部接地点GND2的电位低二极管213的正向下降电压VF(例如0.3～0.5V)的电位。
其结果是，外部接地点GND1、电源接地点P-GND和单元内部接地点GND2的电位关系使用二极管的正向下降电压VF表示时如下。
GND1＝P-GND＜GND2＝P-GND+VF
所以，由控制IC211检测的表观上的电池单体CL1的电压如图4所示，为从电池单体CL1的通常时的电压Vn减去了二极管的正向下降电压VF后的电压(＝Vn-VF)。
这样通过检测到电池单体CL1的电压急剧下降，从而控制IC211能够可靠地检测第1外部电压检测线LV11断线。
另外，由于电池监视单元203的单元内部接地点GND2的电位如上所述为
GND2＝P-GND+VF
因此与不断线的情况相比，与外部接地点GND1的电位差增大，但不会成为电位浮动的高阻抗(hi-Z)状态。
所以，构成控制***的控制IC211和控制器210的动作不会不稳定。
所以，电池监视单元203即使在单元内部接地点GND2与外部接地点GND1之间产生断线的情况下，例如也不会丧失通信功能等功能，能够如通常地进行动作，能够监视有无断线的异常。
在以上的说明中，将二极管正向***在单元内部接地点GND2与电源接地点P-GND之间，但只要能够容许控制IC211的动作，也能够构成为反向***。
图5是实施方式的变形例的说明图。
另外，如图5所示，也能够构成为代替二极管213，而设置有能够在单元内部接地点GND2和电源接地点P-GND之间产生与二极管213同样的电位差的电阻元件(下拉电阻)215。在该情况下，也能够与各实施方式同样可靠地检测作为第1接地线发挥功能的第1外部电压检测线LV11的断线。
在以上的说明中，电池单元201包括串联连接的电池单体CL1～CL4，但即使是将电池单体n个并联m个串联连接的构成也同样能够进行适用。
以上，以实施方式为基础说明了本发明。本领域技术人员可以理解本实施方式只是例举，能够对这些各构成要素及其组合施加各种变形例，另外，这样的变形例也处于本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种电池监视单元，包括控制电路、和负载电路，进行蓄电池的控制和监视，所述电池监视单元的特征在于，
在单元内部，所述控制电路与第1接地点连接，所述负载电路与不同于所述第1接地点的第2接地点连接，所述第1接地点与所述第2接地点经由二极管连接，
所述第1接地点和所述第2接地点共通地与外部的接地点连接。
2.一种电池监视单元，连接有具有串联连接的能充放电的多个电池单体的电池单元，进行所述电池单元的充放电控制和监视，包括：
第1电路，其在该电池监视单元内与第1接地点连接；
第2电路，其在该电池监视单元内与第2接地点连接；以及
二极管，其连接在所述第1接地点与所述第2接地点之间，
所述第1接地点经由第1接地线，所述第2接地点经由第2接地线，共通连接在所述电池单元的低电位侧端子与外部接地点之间。
3.如权利要求2所述的电池监视单元，
所述第1电路检测所述多个电池单体中与最低电位侧连接的电池单体的端子电压，判别所述第1接地线是否断线。
4.如权利要求2或3所述的电池监视单元，
所述二极管从所述第1接地点向所述第2接地点正向连接。
5.如权利要求4所述的电池监视单元，
所述第1电路在检测到与所述最低电位侧连接的电池单体的端子电压为，与非断线时相比下降了相当于所述二极管的正向下降电压的电压量的情况下，判别为所述第1接地线断线。
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