CN106687784A - 温度检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种温度检测装置(1)，包括：分别形成为对应于多个电池单元(101)的多个检测电路(10)；一对检测线(15a、15b)，该一对检测线用于将它们的检测电路并联电连接；和处理部(23)，该处理部用于通过将正弦波检测信号经由分压电阻器(21)输入到检测线，来检测多个电池单元中的各个电池单元的温度。多个检测电路(10)中的各个检测电路由通过串联连接电气特性根据温度改变的感温电阻器、线圈和电容器而形成的电路构成。

Description

温度检测装置
技术领域
本发明涉及一种用于管理通过组装多个电池单元(cell)而形成的组装电池(电池组)的状态的温度检测装置。
背景技术
传统地，已知使用电动机(电机)作为驱动源的诸如电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)这样的行驶车辆。这种车辆装备有用于将电力供给到电机的电池(储电装置)。例如，作为电池，使用了锂离子电池单元。在电池的充电和放电过程中(特别地，当在完全充电状态继续充电时，并且当大电流由于持续的高负荷状态而继续流动时)，电池产生热，并且电池的温度升高。当电池的温度升高时，电池的输出特性能够改变，结果，优选地在考虑电池的温度之后对电池进行充电和放电。
另一方面，由于用于驱动车辆的电机的电池要求高输出电压，所以通常使用通过组装多个电池单元(单位电池单元)而形成的组装电池(电池组)。在该组装电池中，组装电池的内部可能具有由于每个电池单元的散热的程度不同的事实而导致的温度分布，结果，期望管理每个电池单元的温度。
例如，一种传统的温度检测装置(在下文中称为“传统装置”)构造成使用多个温度传感器来检测组装电池(电池组)的温度。具体地，在传统装置中，多个温度传感器(具有比电池单元的数量少的数量)沿着组装电池中的电池单元的布置方向布置。作为一个实例，在传统装置中，对于100个以上的电池单元布置三个温度传感器。并且，传统装置构造成基于温度传感器的输出值和其它参数(例如，环境温度或冷却空气量)来推算组装电池的内部的温度。另外，作为温度传感器，使用了诸如热敏电阻器这样的温感元件。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]：JP-A-2011-222133
发明内容
本发明要解决的问题
传统装置通过数量比电池单元的数量少的温度传感器来推算组装电池的温度。结果，存在这样的情况：当温度传感器的数量相对于电池单元的数量不足时，传统装置不能高分辨率地掌握组装电池的内部的温度状态。此外，由于传统装置设置有用于各个温度传感器的一对检测线(连接于温度传感器的配线)，所以当增加温度传感器的数量以提高温度检测的分辨率时，检测线的数量也与温度传感器的数量成比例地增加。结果，许多检测线布线在存放组装电池的外壳内的有限空间中，并且检测线的布线工作可能变得复杂化。从而，传统装置在温度检测的分辨率的提高与检测线的布线的可操作性之间具有矛盾的关系。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种温度检测装置，其在高分辨率地检测检测线的温度状态的同时具有良好的检测线的布线可操作性。
解决问题的方案
为了实现上述目的，根据本发明的温度检测装置具有下面的(1)至(3)的特征。
(1)一种检测组装有多个电池单元的组装电池的温度的温度检测装置，该温度检测装置包括：
多个检测电路，该多个检测电路分别对应于所述多个电池单元，
一对检测线，该一对检测线将所述多个检测电路并联电连接，和
处理部，该处理部将正弦波检测信号通过分压电阻器输入到所述一对检测线，从而检测所述多个电池单元中的各个电池单元的温度，
其中，所述多个检测电路中的各个检测电路包括串联连接了感温电阻器、线圈和电容器的电路，该感温电阻器的电气特性与温度相对应地改变。
(2)根据以上(1)的温度检测装置，
其中，所述多个检测电路中的各个检测电路中的线圈的电感和电容器的电容被设定成使得，所述多个检测电路中的各个检测电路的共振频率是彼此不同的值，并且
其中，在改变所述正弦波检测信号的频率以对应于所述多个检测电路中的各个检测电路的共振频率时，所述处理部将所述正弦波检测信号输入到所述一对检测线。
(3)根据以上(2)的温度检测装置，
其中，基于施加到所述分压电阻器的电压，所述处理部计算所述正弦波检测信号的频率与所述共振频率相对应的各个所述检测电路中的所述感温电阻器的电阻值，并且
其中，基于所述感温电阻器的电阻值，所述处理部检测设置有与所述共振频率相对应的所述多个检测电路的所述多个电池单元中的各个电池单元的温度。
发明的优点
根据本发明，多个检测电路形成为对应于作为温度检测对象的电池单元(即，检测电路与电池单元以一对一关系相对应)，结果能够检测每个电池单元的温度状态。此外，由于所有的检测电路共享一对(两个)检测线，所以不需要对每个检测电路形成检测线。因此，能够提供一种温度检测装置，其在高分辨率地检测组装电池的温度状态的同时具有良好的检测线的布线可操作性。
以上已经简要描述了本发明。此外，通过参考附图通读下面描述的用于实施本发明的形态(在下文中称为“实施例”)，本发明的细节将变得更加明显。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明的实施例的温度检测装置的构造的说明图。
图2是示出根据本发明的实施例的温度检测装置的电路构造的说明图。
图3是示出根据本发明的实施例的温度检测装置中的各个检测电路的电感、电容和共振频率的一个实例的图。
图4是示出根据本发明的实施例的温度检测装置的温度检测处理的流程图。
参考标记列表
1 温度检测装置
10 检测电路
Rth1～Rth6 电阻器
L1～L6 线圈
C1～C6 电容器
15a、15b 一对检测线
21 分压电阻器
23 处理部
具体实施方式
如图1和2所示，根据本发明的实施例的温度检测装置(在下文中称为“温度检测装置1”)用于管理组装电池100的状态。
组装电池100通过电连接多个电池单元101而形成。在该实施例中，组装电池100包括六个电池单元101。多个电池单元101在层叠于电池单元101的厚度方向上的状态下被存放在模块外壳(未示出)中。
另外，多个电池单元101中的每个电池单元均由一个电池单元元件构成，或者通过电连接多个电池单元元件而构成。作为电池单元101，例如，能够使用锂离子电池单元。由于锂离子电池单元在高温下通常具有大的特性改变，所以期望尽可能严格地管理温度。
温度检测装置1具有：多个检测电路10，该多个检测电路10分别形成为对应于多个电池单元101；一对检测线15，该一对检测线15将多个检测电路并联连接；和检测处理器20，该检测处理器20用于将温度检测的信号输入到检测线15，并且还基于来自检测线的输出检测电池单元101的温度。
多个检测电路10中的每个检测电路都是独立电路。该实施例构造成形成分别与六个电池单元101对应的六个检测电路10，并且在各个检测电路10与各个电池单元101之间具有一对一关系。另外，在图2中，为了识别多个检测电路10的目的，将从“S1”至“S6”的标号分别赋予检测电路10。
各个检测电路10是用于检测对应的电池单元101的温度的电路，并且对每个电池单元101都形成检测电路10(一个检测电路10形成在一个电池单元101上)。各个检测电路10是通过将电阻器、线圈和电容器串联连接而形成的电路(RLC电路)。
具体地，第一检测电路10(S1)是包括电阻器Rth1、线圈L1和电容器C1的RLC电路。相似地，第二检测电路10(S2)是包括电阻器Rth2、线圈L2和电容器C2的RLC电路，并且第三检测电路10(S3)是包括电阻器Rth3、线圈L3和电容器C3的RLC电路，并且第四检测电路10(S4)是包括电阻器Rth4、线圈L4和电容器C4的RLC电路，并且第五检测电路10(S5)是包括电阻器Rth5、线圈L5和电容器C5的RLC电路，并且第六检测电路10(S6)是包括电阻器Rth6、线圈L6和电容器C6的RLC电路。
电阻器Rth1至Rth6设置为与对应的电池单元101进行热接触(换句话说，使得电池单元101的热能够传递到相应的电阻器)。各个电阻器Rth1至Rth6是电气特性响应于温度而改变的感温电阻器。例如，能够使用热敏电阻器作为电阻器Rth1至Rth6。
在各个检测电路10中，将线圈L1至L6的电感以及电容器C1至C6的电容设定成使得各个检测电路10的共振频率(固有频率)变为不同值。
作为一个实例，如图3所示，在该实施例(温度检测装置1)中，将所有的线圈L1至L6的电感L设定为47μH。将电容器C1至C6的电容C分别设定为0.1μF、0.15μF、0.22μF、0.33μF、0.47μF和0.56μF。检测电路10的共振频率f0是73.4kHz、59.9kHz、49.5kHz、40.4kHz、33.9kHz和31.0kHz。
一对检测线15将六个检测电路10并联连接。一对检测线15中的第一检测线15a连接于各个检测电路10的电阻器Rth1至Rth6侧，并且第二检测线15b连接于各个检测电路10的电容器C1至C6侧。用于施加电源电压Vcc的电源30连接在第一检测线15a与第二检测线15b之间。另外，第二检测线15b接地。
检测处理器20包括分压电阻器21、电压传感器22、处理部23和电源30。
分压电阻器21连接于第一检测线15a。从电源30输出的电压(换句话说，下面描述的正弦波检测信号)通过检测线15施加到分压电阻器21和多个检测电路10。即，电源30的电压分压给分压电阻器21和多个检测电路10。在下文中，将分压电阻器21的电阻值设定为“r”。
电压传感器22是用于检测施加到分压电阻器21的电压的传感器。
处理部23检测各个电池单元101的温度。作为处理部23，能够使用主要包括CPU、ROM、RAM和I/O接口的微型计算机。例如，处理部23能够通过分压电阻器21将具有特定频率的正弦波检测信号供给到一对检测线15，并且检测施加到分压电阻器21的电压。
电源30是具有可变频率的AC电源，并且由处理部23控制，并且输出具有特定频率的正弦波检测信号(AC电压)。电源30能够由例如逆变器电路构成。然而，电源30不限于该逆变器电路。
在下文中将描述温度检测装置1中的温度检测的原理。
当输入到一对检测线15的正弦波检测信号的频率与检测电路S1至S6中的任意检测电路(例如，检测电路S1)的共振频率f0匹配时，其检测电路(例如，检测电路S1)改变为共振状态。在处于共振状态的检测电路10(S1)中，电容器C1至C6与线圈L1至L6的电势抵消，结果能够将线圈和电容器的合成阻抗视为0Ω。换句话说，流经具有与正弦波检测信号的频率相匹配的共振频率的检测电路(S1)的电流变为最大值，并且流经其它检测电路(S2至S6)的电流变得相对小(当共振频率之间的差足够大时，能够视为大致是零)。
在这种情况下，能够掌握所有的电路的阻抗作为分压电阻器21的电阻值r与处于共振状态的检测电路10的电阻器(Rth1)的电阻值R之和。结果，当利用电压传感器22检测分压电阻器21中的电压Vr时，能够基于检测的电压Vr、输入电压(电源电压Vcc)和分压电阻器21的电阻值r得到处于共振状态的检测电路10(S1)的电阻器(Rth1)的电阻值R。
此外，由于检测电路10的电阻器Rth1至Rth6具有温度敏感的特性，所以能够基于电阻值R来确定设置有电阻器(检测电路S1)的电池单元101的温度。即，由于检测电路10的电阻器Rth1至Rth6与电池单元101进行热接触，所以确定的温度代表电池单元101的温度。
在下文中将参考图4描述温度检测装置1中的温度检测处理的过程。以预定的周期调用由图4的流程图示出的处理，并且由处理部23执行。
例如，当处理部23在预定时间开始处理时，处理部23在步骤10(S10)中设定正弦波检测信号的频率。在本温度检测处理中，处理部23将正弦波检测信号输入到一对检测线15，同时将正弦波检测信号的频率改变为对应于多个检测电路10中的各个检测电路的共振频率。在本步骤中，处理部23从六个检测电路S1至S6之中选择与用于检测温度的电池单元101相对应的检测电路(S1至S6中的一个检测电路)的共振频率f0，并且将该共振频率设定为正弦波检测信号的频率。
接着，在步骤11(S11)中，处理部23控制电源30，并且输出在步骤10中设定的频率的正弦波检测信号。输出的正弦波检测信号输入到分压电阻器21和一对检测线15。
然后，在步骤12(S12)中，处理部23通过电压传感器22来检测分压电阻器21中的电压。
然后，在步骤13(S13)中，处理部23计算设置有与步骤10中设定的频率(共振频率f0)相对应的检测电路10的电池单元101的温度。具体地，处理部23基于分压电阻器21的电压计算该检测电路10的电阻器Rth1至Rth6的电阻值R。然后，处理部23基于计算的电阻值R来计算电池单元101的温度。因此，检测了与步骤10(S10)中选择的检测电路(S1至S6中的一个检测电路)相对应的电池单元101的温度。
然后，在步骤14(S14)中，处理部23判定是否存在要检测温度的下一个电池单元101。当不存在下一个电池单元101时，处理部23在步骤14中做出“否”的判定，并且判定例程立即结束。另一方面，当存在下一个电池单元101时，处理部23在步骤14中做出“是”的判定，并且返回步骤10。然后，在步骤10中，处理部23在六个电池单元101之中选择尚未检测温度的新的电池单元101。处理部23选择与选择的电池单元101相对应的检测电路(S1至S6中的一个检测电路)的共振频率f0，并且使用该共振频率f0作为正弦波检测信号的频率来检测其电池单元101的温度。处理部23重复以上处理，直到检测作为温度检测对象的所有电池单元101的温度为止。
根据如上所述的实施例的温度检测装置1，六个检测电路10形成为对应于六个电池单元101，结果能够检测各个电池单元101的温度状态。此外，所有的检测电路10共享一对检测线15，并从而，不需要对每个检测电路10形成一对检测线15。因此，能够提供一种温度检测装置1，该温度检测装置1在高分辨率地检测组装电池100的温度状态的同时，具有良好的检测线15的布线可操作性。
这里，在下面的(1)至(3)中简要概括并列出了上述根据本发明的温度检测装置的实施例的特征。
(1)一种检测组装有多个电池单元(101)的组装电池(100)的温度的温度检测装置(1)，该温度检测装置(1)包括：
多个检测电路(S1至S6)，该多个检测电路分别对应于所述多个电池单元，
一对检测线(15a、15b)，该一对检测线将所述多个检测电路并联电连接，和
处理部(23)，该处理部将正弦波检测信号通过分压电阻器输入到所述一对检测线，从而检测所述多个电池单元(21)中的各个电池单元的温度，
其中，所述多个检测电路(S1至S6)中的各个检测电路均包括其中串联连接了电气特性响应于温度而改变的感温电阻器(Rth1等)、线圈(L1等)和电容器(C1等)的电路。
(2)根据以上(1)的温度检测装置，
其中，将所述多个检测电路(S1至S6)中的各个检测电路中的线圈(L1等)的电感和电容器(C1等)的电容设定成使得所述多个检测电路(S1至S6)中的各个检测电路的共振频率(f0)是彼此不同的值，并且
其中，在改变所述正弦波检测信号的频率以使所述正弦波检测信号的频率对应于所述多个检测电路中的各个检测电路的共振频率的同时，所述处理部(23)将所述正弦波检测信号输入到所述一对检测线(15a、15b)。
(3)根据以上(2)的温度检测装置，
其中，所述处理部(23)基于施加到所述分压电阻器(21)的电压来计算其中所述正弦波检测信号的频率与所述共振频率(f0)相对应的各个所述检测电路(S1至S6)中的所述感温电阻器(Rth1等)的电阻值，并且
其中，所述处理部(23)基于所述感温电阻器(Rth1等)的电阻值来检测分别设置有与所述共振频率相对应的所述多个检测电路(S1至S6)的所述多个电池单元(101)中的各个电池单元的温度。
已经参考特定实施例详细描述了本发明，但是对于本领域技术人员来说，能够在不改变本发明的精神和范围的情况下做出各种修改或改进。
例如，在上述实施例中，将构成组装电池100的电池单元的数量设定为六个，但是电池单元的数量不特别限于此。此外，在上述实施例中，构成组装电池100的所有的电池单元101是温度检测对象，并且检测电路S1至S6分别形成为对应于电池单元101，但是可以仅将从组装电池100之中选择的一部分电池单元101作为温度检测对象。
此外，除了车辆的电池之外，本发明的温度检测装置还能够应用于例如安装在电气设施和移动电话中的电池。
本申请基于2014年9月10日提交的日本专利申请(专利申请No.2014-184074)，并且该专利申请的内容通过引用并入此处。
工业实用性
本发明能够在高分辨率地检测组装电池的温度状态的同时提高检测线的布线可操作性。具有该效果的本发明对于用于检测组装电池的温度状态的温度检测装置是有用的。

Claims (3)

1.一种温度检测装置，该温度检测装置检测组装有多个电池单元的电池组的温度，所述温度检测装置包括：
多个检测电路，该多个检测电路分别对应于所述多个电池单元；
一对检测线，该一对检测线将所述多个检测电路并联电连接；和
处理部，该处理部将正弦波检测信号通过分压电阻器输入到所述一对检测线，从而检测所述多个电池单元中的每个电池单元的温度，
其中，所述多个检测电路中的每个检测电路均包括感温电阻器、线圈和电容器串联连接的电路，该感温电阻器的电气特性与温度相对应地改变。
2.根据权利要求1所述的温度检测装置，
其中，所述多个检测电路中的每个检测电路中的线圈的电感和电容器的电容被设定成使得，所述多个检测电路中的每个检测电路的共振频率是彼此不同的值，并且
其中，在改变所述正弦波检测信号的频率以对应于所述多个检测电路中的各个检测电路的所述共振频率时，所述处理部将所述正弦波检测信号输入到所述一对检测线。
3.根据权利要求2所述的温度检测装置，
其中，基于施加到所述分压电阻器的电压，所述处理部计算所述正弦波检测信号的频率与所述共振频率相对应的各个所述检测电路中的所述感温电阻器的电阻值，并且
其中，基于所述感温电阻器的电阻值，所述处理部检测设置有与所述共振频率相对应的所述多个检测电路的所述多个电池单元中的各个电池单元的温度。
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