CN107765073B - 过电流检测装置、蓄电装置以及电流检测方法 - Google Patents

过电流检测装置、蓄电装置以及电流检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种过电流检测装置、蓄电装置以及电流检测方法，能够防止误检测为过电流。由本说明书公开的过电流检测装置采用如下构成，具备：电流检测电阻(50)，串联连接于与电池组(20)连接的通电路径(L)，使两端产生与通电路径(L)中流动的电流相应的电位差；电流检测电路(35)，具有一对连接部(36)，检测一对连接部(36)间的电位差；一对电压检测线(VL)，分别连接电流检测电阻(50)的两端和电流检测电路(35)中的一对连接部(36)；和误检测防止部(37)，在一对电压检测线(VL)的至少任一者成为了连接不良的情况下，抑制一对连接部(36)间的电位差变大。

Description

过电流检测装置、蓄电装置以及电流检测方法
技术领域
由本说明书公开的技术涉及过电流检测装置、蓄电装置以及电流检测方法。
背景技术
例如，作为具有电流检测单元的电源控制***，已知有日本特开2016-20178号公报(下述专利文献1)所记载的电源控制***。
电流检测单元构成为具备：感测电阻，串联连接于电力线；一对布线，与感测电阻的两端连接；和CPU，经由设置于一对布线的末端的比较器来连接。感测电阻的两端电压通过一对布线而输入至比较器，从比较器向CPU输入信号，从而能够检测电力线中的电流。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-20178号公报
然而，在这种电流检测单元的情况下，若一对布线之中任一者的布线发生连接不良，则比较器的输入侧成为几乎接近开路的高阻抗状态。而且，在布线接收到大的噪声时，比较器的输入侧的电压差会变大，从而会误检测为CPU是过电流。因此，例如在设置有电流切断装置等的情况下，在电流切断装置中会切断电流，从而无法供给电力。
发明内容
发明要解决的课题
在本说明书中，公开一种防止误检测为过电流的技术。
用于解决课题的手段
由本说明书公开的技术为一种过电流检测装置，构成为具备：电流检测电阻，串联连接于主电路，使两端产生与所述主电路中流动的电流相应的电位差；电流检测电路，具有一对连接部，检测所述一对连接部间的电位差；一对电压检测线，分别连接所述电流检测电阻的两端和所述电流检测电路中的所述一对连接部；和误检测防止部，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了连接不良的情况下，抑制所述一对连接部间的电位差变大。
发明效果
根据由本说明书公开的技术，能够防止由于噪声等而一对连接部间的电位差异常变大，从而能够防止电流检测电路误检测为过电流。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的蓄电装置搭载于汽车的状态的图。
图2是蓄电装置的立体图。
图3是蓄电装置的分解立体图。
图4是表示实施方式1所涉及的蓄电装置的电气构成的框图。
图5是示意性地表示由电流检测电路检测到的电流的推移的图表。
图6是表示实施方式2所涉及的蓄电装置的电气构成的框图。
符号说明
10：蓄电装置
20：电池组
35：电流检测电路(“过电流检测装置”的一例)
36：连接部
37：误检测防止部
50：电流检测电阻(“过电流检测装置”的一例)
51：电流切断装置
L：通电路径(“主电路”的一例)
L3：GND线(“基准电压线”的一例)
VL：电压检测线(“过电流检测装置”的一例)
具体实施方式
(本实施方式的概要)
首先，说明由本说明书公开的过电流检测装置以及蓄电装置的概要。
由本说明书公开的过电流检测装置构成为具备：电流检测电阻，串联连接于主电路，使两端产生与所述主电路中流动的电流相应的电位差；电流检测电路，具有一对连接部，检测所述一对连接部间的电位差；一对电压检测线，分别连接所述电流检测电阻的两端和所述电流检测电路中的所述一对连接部；和误检测防止部，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了连接不良的情况下，抑制所述一对连接部间的电位差变大。
此外，由本说明书公开的蓄电装置构成为具备：电池组；所述过电流检测装置；和电流切断装置，基于所述过电流检测装置的检测结果来切断所述电池组的电流。
根据这种构成的过电流检测装置以及蓄电装置，纵使电压检测线发生了连接不良，由于电流检测电路中的一对连接部连接了误检测防止部，因此也能够抑制电流检测电路的输入侧的阻抗无限制地上升。由此，能够防止由于噪声等而一对连接部间的电位差异常变大，从而能够防止电流检测电路误检测为过电流。
作为由本说明书公开的蓄电装置的一实施形态，也可以构成为，所述误检测防止部是与连接在所述一对连接部间的电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件。
在此，与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件是成为与电流检测电阻相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的电阻元件。
根据这种构成，通过利用在一对连接部间连接了与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件的简易构成来防止过电流的误检测。
作为由本说明书公开的蓄电装置的一实施形态，也可以构成为，所述误检测防止部是分别连接在所述连接部和基准电压线之间且与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件。
根据这种构成，能够利用在各连接部和基准电压线之间连接了与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件的简易构成来防止过电流的误检测。
<实施方式1>
参照图1至图5来说明本说明书所公开的实施方式。
如图1所示，本实施方式表示搭载于汽车等车辆M的未图示的发动机室的发动机起动用的蓄电装置10，蓄电装置10向车辆M的电子控制装置M1供给电力，并且与由电子控制装置M1控制的交流发电机等车辆侧充电器M2连接。
此外，如图2所示，蓄电装置10具有块状的电池壳体11。如图3所示，在电池壳体11内，容纳有将多个(在本实施方式中为4个)蓄电元件21串联连接而成的电池组20、控制基板18等。
另外，在以下的说明中，当参照图2以及图3的情况下，上下方向以电池壳体11相对于设置面不倾斜地水平放置时的电池壳体11的上下方向为基准，前后方向以沿着电池壳体11的短边部分的方向(纵深方向)为基准，将图示左近前侧设为前侧。此外，左右方向以沿着电池壳体11的长边部分的方向为基准，将图示右近前侧设为右方向来进行说明。
电池壳体11是合成树脂制的，如图3所示，构成为具备：在上方开口的箱型的壳体主体13、对多个蓄电元件21进行定位的定位构件14、装配于壳体主体13上部的中盖15、以及装配于中盖15上部的上盖16。
如图3所示，在壳体主体13内，单独容纳多个蓄电元件21的多个单电池室13A在左右方向上排列设置。
蓄电元件21采用例如使用了石墨系材料的负极活性物质和磷酸铁锂等磷酸铁系的正极活性物质的锂离子电池。
定位构件14如图3所示在上表面配置有多个汇流条17。定位构件14配置在壳体主体13内所配置的4个蓄电元件21的上部，从而4个蓄电元件21被定位的同时被多个汇流条17串联连接而构成了电池组20。
如图2以及图3所示，中盖15在俯视下呈大致矩形状，在左右方向上被设为带有高低差的形状。设置于车辆M的未图示的蓄电池端子连接的一对外部端子部12以埋设于中盖15的状态设置。一对外部端子部12例如由铅合金等金属构成，一对外部端子部12之中，例如右侧设为正极侧端子部12P，左侧设为负极侧端子部12N。
此外，如图2所示，中盖15设为能够在内部容纳控制基板18，中盖15装配于壳体主体13，从而电池组20和控制基板18被连接。
接下来，参照图4来说明蓄电装置10的电气构成。
如图4所示，蓄电装置10构成为具备：电池组20、电池管理装置(以下称作“BMU”)30、电流检测电阻50以及电流切断装置51。
电池组20、电流检测电阻50以及电流切断装置51经由通电路径L而串联连接，电池组20的正极侧经由电流切断装置51而与正极侧端子部12P连接，负极侧经由电流检测电阻50而与负极侧端子部12N连接。
电流检测电阻50是检测通电路径L的电流的所谓的感测电阻器，例如设为几十mΩ～几百mΩ的低电阻器。电流检测电阻50经由与电流检测电阻50的两端连接的一对电压检测线VL而与BMU30连接。
电流切断装置51例如由N沟道的FET等的半导体开关、继电器构成，电流切断装置51响应于来自BMU30的驱动指令而工作，切断电池组20与正极侧端子部12P之间的通电。
BMU30构成为具备电压检测电路31、作为中央处理装置的CPU33、存储器34以及电流检测电路35，这些部件搭载于控制基板18上。此外，BMU30经由电力线L2而与通电路径L连接，由此从电池组20接受电力的供给。另外，电池管理装置30中的电流检测电路35和电流检测电阻50组合在一起的构成相当于过电流检测装置。
电压检测电路31经由多个(在本实施方式中为5根)单电池电压检测线L1而分别与各蓄电元件21的两端连接，向CPU33输出各蓄电元件21的单电池电压以及电池组20的电池电压(多个蓄电元件21的总电压)。
存储器34例如设为闪存、EEPROM等非易失性存储器。在存储器34中，存储有对各蓄电元件21或电池组20进行管理的各种程序、执行各种程序所需的数据、例如电池组20的过电流检测阈值等。
电流检测电路35具有连接了从电流检测电阻50的两端延伸的一对电压检测线VL的一对连接部36。电流检测电阻50的两端间的电位差通过一对电压检测线VL而向一对连接部36输入，由此电流检测电路35根据一对连接部36间的电位差来检测电流检测电阻50的感测电压。
换言之，一对电压检测线VL被连接为分别将电流检测电阻50的两端和控制基板18中的电流检测电路35的一对连接部36相连，将电流检测电阻50的两端间的电位差输入至电流检测电路35的一对连接部36。由此，电流检测电路35能够检测电流检测电阻50的感测电压。
然后，电流检测电路35基于检测到的感测电压和电流检测电阻50的电阻值来求出通电路径L中流动的电流，将求出的电流作为电池组20的电流输出至CPU33。
CPU33基于接收到的各种信号和从存储器34读出的程序来进行各部分的监视以及控制。
具体而言，输入来自电压检测电路31以及电流检测电路35的输出，由此始终或者定期地监视蓄电元件21以及电池组20的电压、电池组20的电流。
而且，CPU33在对蓄电元件21以及电池组20的电压检测到异常的情况下，视作蓄电元件21或电池组20有可能发生不良状况，使电流切断装置51工作来切断电池组20与正极侧端子部12P之间的通电。此外，CPU33在检测出电池组20的电流为存储器34中存储的过电流检测阈值以上的情况下，视作电池组20有可能成为过电流状态，使电流切断装置51工作来切断电池组20与正极侧端子部12P之间的通电。由此，CPU33防止蓄电元件21、电池组20发生不良状况。
另外，在电流检测电路35中的一对连接部36间，如图4所示那样连接有误检测防止部37。
误检测防止部37是成为与电流检测电阻50相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的电阻器，例如设为成为电流检测电阻50的千倍至百万倍程度的几十Ω～几百kΩ的高电阻的电阻器。
本实施方式为如以上那样的构成，接着说明蓄电装置10的作用以及效果。
关于蓄电装置10，虽然电流检测电阻50的两端和电流检测电路35的一对连接部36通过一对电压检测线VL来连接，但例如若由于车辆M的振动等某些原因而一对电压检测线VL之中任一者的电压检测线VL发生连接不良，则发生了连接不良的电压检测线VL成为高阻抗状态。
在这种状态下电压检测线VL接收到噪声的情况下，如图5的单点划线α所示，一对连接部36间的电压差会变大，从而在电流检测电路35中检测的电流会成为过电流检测阈值以上，CPU33有可能会误检测为电池组20是过电流状态。若假设CPU33进行误检测，则使电流切断装置51工作，从而电池组20与正极侧端子部12P之间的通电被切断，无法从蓄电装置10供给电力。
然而，根据本实施方式，在电流检测电路35中的一对连接部36间连接有由电阻器构成的误检测防止部37，因此纵使电压检测线VL发生了连接不良，通过电流检测电路35对误检测防止部37的两端的电位差进行检测，从而电位差也会被抑制在给定值以下，能够抑制一对连接部36间的阻抗无限制地上升。
即，通过防止由于噪声等而一对连接部36间的电位差异常变大，从而在电流检测电路35中检测的电流如图5的实线β所示那样抑制在给定值以下，能够防止电流检测电路35误检测为过电流。由此，能够防止由于电压检测线VL发生连接不良而电池组20与正极侧端子部12P之间的通电被切断，从而能够防止变得无法从蓄电装置10供给电力。
如以上，根据本实施方式，通过采用在电流检测电路35中的一对连接部36间连接了成为与电流检测电阻50相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的误检测防止部37的简易构成，从而纵使电压检测线VL发生了连接不良，也能够将一对连接部36间的电位差抑制在给定值以下。由此，能够防止电流检测电路误检测为过电流，因此能够防止由于电压检测线VL发生连接不良而变得无法从蓄电装置10供给电力。
<实施方式2>
接下来，参照图6来说明实施方式2。
实施方式2的蓄电装置110与实施方式1不同之处在于，变更了误检测防止部37的连接目标，关于与实施方式1共同的构成、作用以及效果，由于重复，因此省略其说明。此外，关于与实施方式1相同的构成，利用相同的符号。
实施方式2的蓄电装置110中的误检测防止部137分别设置在各连接部36与GND线L3之间，使得连接各个连接部36和作为蓄电装置110的基准电压线的GND线L3。
各误检测防止部137与实施方式1同样是成为与电流检测电阻50相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的电阻器，例如被设为成为电流检测电阻50的千倍至百万倍程度的几十Ω～几百kΩ的高电阻的电阻器。
即，在本实施方式中，也在各连接部36与GND线L3之间设置成为与电流检测电阻50相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的误检测防止部37，从而纵使电压检测线VL发生了连接不良，也可将由电流检测电路35检测的电位差抑制在给定值以下，能够防止由于噪声等而电流检测电路35误检测为过电流。
即，能够防止由于电压检测线VL发生连接不良而电流切断装置51动作，从而能够防止变得无法从蓄电装置110供给电力。
<其他实施方式>
由本说明书公开的技术并不限定于通过上述记述以及附图说明过的实施方式，也包含例如如下那样的各种形态。
(1)在上述实施方式中，构成为将误检测防止部37应用于车辆M的发动机起动用的蓄电装置10。然而，并不限于此，也可以将误检测防止部应用于电机驱动用的蓄电装置、2轮车辆用的蓄电装置。
(2)在上述实施方式中，由成为与电流检测电阻50相比较能够忽视的程度的高电阻这样的非常高的电阻的电阻器来构成误检测防止部37、137。然而，并不限于此，也可以由抑制一对连接部间的电位差的电压降元件构成，使得由电流检测电路检测的电流不成为过电流检测阈值以上。
(3)在蓄电装置10中，出于需要保护蓄电装置10的理由，检测到过电流起至电流切断装置51工作为止的时间(延迟时间)短。在蓄电装置10中，典型的是，在发生了外部短路的情况下会流动过电流。外部短路例如在更换搭载于车辆的蓄电装置10时用户使得正极侧端子部12P和负极侧端子部12N错误地导通的情况下发生，或者在向车辆组入蓄电装置10时作业者使得正极侧端子部12P和负极侧端子部12N错误地导通的情况下发生。作为发生外部短路的其他例子，考虑与蓄电装置10连接的负载故障从而负载发生短路的情况、在车辆碰撞时正极侧端子部12P与车体面板接触了的情况。在发生这种外部短路时，若不立刻使电流切断装置51工作来切断通电路径L，则BMU30、电池组20、进而蓄电装置10所连接的负载有可能会受到损伤。因而，BMU30的CPU33通过电流切断装置51来立刻切断通电路径L。即，检测到过电流起至电流切断装置51工作为止的延迟时间被设定得极短。
在判定过电流以外的其他状态(过电压、过温度等)的情况下，考虑某时间点下的传感器输出为错误值的可能性，进行多次感测来忽视异常值、或者求出平均值、或者进行传感器、检测线的故障诊断，从而能够降低噪声、传感器误工作的影响。在判定过电流的情况下，根据上述理由(对BMU30、电池组20、蓄电装置10所连接的负载进行保护的理由)，不具有进行多次感测、求出平均值、或者进行故障诊断这样的时间上的富余。
因而，若不区分由于外部短路等而真正地流动过电流的情况、和发生电压检测线的断线或连接不良而电压检测线VL载有噪声的情况，则将断线或连接不良误检测为过电流的可能性变高。
在上述实施方式中，即便电压检测线VL发生断线或连接不良，通过所追加的电阻器37、137也可将一对连接部36间的电位差抑制在给定值以下，能够抑制噪声的影响。因而，即便是上述的延迟时间短的情况，将断线或连接不良误检测为过电流的可能性电低。即便不进行故障诊断也能够降低误检测的可能性(仅在电流检测电阻50和电阻器37、137双方发生了开路故障的情况下会产生误检测的可能性)。
(4)若将电压检测线VL的断线或连接不良误检测为过电流而电流切断装置51工作，则向车辆负载的电源供给停止，因此例如在车辆的发电机不发挥功能的情况下，有可能导致发生动力转向失灵、制动器不好使等车辆不良状况。通过将本发明的蓄电装置10搭载于车辆，能够抑制这种车辆不良状况的发生。
(5)在上述实施方式中，在蓄电装置10的内部设置了过电流检测装置。过电流检测装置可以设置在需要蓄电装置10的装置侧。例如，在将蓄电装置10搭载于车辆的情况下，可以在车辆内且蓄电装置10外设置过电流检测装置。具体而言，过电流检测装置包含电流检测电路35、电流检测电阻50、电压检测线VL、以及作为误检测检测部的电阻器37、137，因此可以将这些各构成要素35、50、VL、37、137配置在车辆内且蓄电装置10外。
(6)本发明可以作为以下的方法来实施。一种对过电流检测装置的误检测进行抑制的抑制方法，所述过电流检测装置包含：电流检测电阻，串联连接于主电路，使两端产生与所述主电路中流动的电流相应的电位差；电流检测电路，具有一对连接部，检测所述一对连接部间的电位差；和一对电压检测线，分别连接所述电流检测电阻的两端和所述电流检测电路中的所述一对连接部，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了连接不良的情况下，由误检测防止部来抑制所述一对连接部间的电位差变大，从而抑制所述过电流检测装置的误检测。
(7)一种蓄电元件的电流检测方法，对于与所述蓄电元件串联连接的电流检测电阻中的电压降，利用与所述电流检测电阻连接的一对电压检测线来检测，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了连接不良的情况下，由误检测防止部来抑制所述一对电压检测线间的电位差变大。
(8)在所述蓄电元件的电流检测方法中，在通过所述电流检测电阻检测出的电流值为阈值以上的情况下，由与所述蓄电元件以及所述电流检测电阻串联连接的电流切断装置来切断通电路径。
(9)在所述蓄电元件的电流检测方法中，所述蓄电元件构成搭载于车辆的蓄电装置。
(10)在所述蓄电元件的电流检测方法中，所述误检测防止部是与所述一对电压检测线连接的电阻器，所述电阻器的电阻值比所述电流检测电阻的电阻值高。
(11)在所述蓄电元件的电流检测方法中，所述误检测防止部是连接在所述一对电压检测线的各电压检测线与基准电压线之间的一对电阻器，每个所述电阻器的电阻值比所述电流检测电阻的电阻值高。

Claims (7)

1.一种过电流检测装置，具备：
电流检测电阻，串联连接于主电路，使两端产生与所述主电路中流动的电流相应的电位差；
电流检测电路，具有一对连接部，检测所述一对连接部间的电位差；
一对电压检测线，分别连接所述电流检测电阻的两端和所述电流检测电路中的所述一对连接部，将所述电流检测电阻的两端间的电位差输入至所述电流检测电路的所述一对连接部；和
误检测防止部，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了断线或连接不良的情况下，抑制所述一对连接部间的电位差变大而所述电流检测电路中检测的电流成为过电流检测阈值以上，
所述误检测防止部是连接在所述一对连接部间的电阻元件，该电阻元件与所述电流检测电阻相比为高电阻，在与所述电阻元件以及相应的连接部连接的所述电压检测线成为了断线或连接不良的情况下，通过所述电阻元件将所述一对连接部间的电位差抑制在给定值以下。
2.一种过电流检测装置，具备：
电流检测电阻，串联连接于主电路，使两端产生与所述主电路中流动的电流相应的电位差；
电流检测电路，具有一对连接部，检测所述一对连接部间的电位差；
一对电压检测线，分别连接所述电流检测电阻的两端和所述电流检测电路中的所述一对连接部，将所述电流检测电阻的两端间的电位差输入至所述电流检测电路的所述一对连接部；和
误检测防止部，在所述一对电压检测线的至少任一者成为了断线或连接不良的情况下，抑制所述一对连接部间的电位差变大而所述电流检测电路中检测的电流成为过电流检测阈值以上，
所述误检测防止部是分别连接在所述连接部和基准电压线之间且与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件，在与所述电阻元件以及相应的连接部连接的所述电压检测线成为了断线或连接不良的情况下，通过所述电阻元件将所述一对连接部间的电位差抑制在给定值以下。
3.一种蓄电装置，具备：
电池组；
权利要求1或2所述的过电流检测装置；和
电流切断装置，基于所述过电流检测装置的检测结果来切断所述电池组的电流。
4.一种电流检测方法，是蓄电元件的电流检测方法，其中，
对于与所述蓄电元件串联连接的电流检测电阻中的电压差，利用与所述电流检测电阻连接的一对电压检测线来检测，将所述电流检测电阻的两端间的电位差输入至电流检测电路的一对连接部，
在所述一对电压检测线的至少任一者成为了断线或连接不良的情况下，由误检测防止部来抑制所述一对连接部间的电位差变大而所述电流检测电路中检测的电流成为过电流检测阈值以上，
所述误检测防止部是连接在所述一对连接部间的电阻元件，该电阻元件与所述电流检测电阻相比为高电阻，在与所述电阻元件以及相应的连接部连接的所述电压检测线成为了断线或连接不良的情况下，通过所述电阻元件将所述一对连接部间的电位差抑制在给定值以下。
5.一种电流检测方法，是蓄电元件的电流检测方法，其中，
对于与所述蓄电元件串联连接的电流检测电阻中的电压差，利用与所述电流检测电阻连接的一对电压检测线来检测，将所述电流检测电阻的两端间的电位差输入至电流检测电路的一对连接部，
在所述一对电压检测线的至少任一者成为了断线或连接不良的情况下，由误检测防止部来抑制所述一对连接部间的电位差变大而所述电流检测电路中检测的电流成为过电流检测阈值以上，
所述误检测防止部是分别连接在所述连接部和基准电压线之间且与电流检测电阻相比为高电阻的电阻元件，在与所述电阻元件以及相应的连接部连接的所述电压检测线成为了断线或连接不良的情况下，通过所述电阻元件将所述一对连接部间的电位差抑制在给定值以下。
6.根据权利要求4或5所述的电流检测方法，其中，
在通过所述电流检测电阻检测出的电流值为所述过电流检测阈值以上的情况下，由与所述蓄电元件以及所述电流检测电阻串联连接的电流切断装置来切断通电路径。
7.根据权利要求4或5所述的电流检测方法，其中，
所述蓄电元件构成搭载于车辆的蓄电装置。
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