CN113015919A - 断线感测装置以及断线感测方法 - Google Patents

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CN113015919A CN201980074487.9A CN201980074487A CN113015919A CN 113015919 A CN113015919 A CN 113015919A CN 201980074487 A CN201980074487 A CN 201980074487A CN 113015919 A CN113015919 A CN 113015919A
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Abstract

实施方式所涉及的断线感测装置(1)具备CR滤波器(4)、放电电路以及感测部(3)。按照串联连接电池单元而得的电池组的每个电池单元(B1、B2)来设置CR滤波器(4)。放电电路连接在电池单元(B1、B2)与CR滤波器(4)之间，在平衡电池单元(B1、B2)的单元电压的情况下使电池单元(B1、B2)放电。感测部(3)依次使串联连接的两个电池单元(B1、B2)放电，在自各电池单元(B1、B2)的放电结束起经过给定时间后，依次对检测两个电池单元(B1、B2)的连接点电压的检测线(L1、L2)的电压进行检测，基于检测出的两个电压的差分，感测检测线(L1、L2)的断线。

Description

断线感测装置以及断线感测方法
技术领域
公开的实施方式涉及断线感测装置以及断线感测方法。
背景技术
串联连接有多个电池单元的电池组有时若任一电池单元成为过充电状态就会发生故障。因此，若以电压最高的电池单元为基准来决定充电量，则在存在电压低的电池单元的情况下，有该电压低的电池单元成为充电不足的担忧。因此，存在监视电池组的各电池单元的单元电压，使电池间的电压差均等化来平衡单元电压的装置。
不过，对单元电压进行平衡的装置在电池单元的电压检测线发生了断线的情况下，无法监视单元电压，其结果，无法平衡单元电压。因此，存在如下装置：监视电压检测线的电压，在电压检测线的电压降低到规定的阈值以下的情况下，判定为电压检测线发生了断线(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-25925号公报
发明内容
-发明要解决的课题-
然而，在现有技术中，在电池单元的单元电压大幅降低的情况下，尽管电压检测线未发生断线，但有时也会误判定为电压检测线发生了断线。
实施方式的一个方式是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够在不会误判定地对与电池组的各电池单元连接的电压检测线的断线进行感测的断线感测装置以及断线感测方法。
-用于解决课题的手段-
实施方式的一方式所涉及的断线感测装置具备CR滤波器、放电电路以及感测部。按照串联连接电池单元而得的电池组的每个所述电池单元来设置CR滤波器。放电电路连接在所述电池单元与所述CR滤波器之间，在平衡所述电池单元的单元电压的情况下使所述电池单元放电。感测部依次使串联连接的两个所述电池单元放电，在自各所述电池单元的放电结束起经过给定时间后，依次对检测所述两个电池单元的连接点电压的检测线的电压进行检测，并基于检测出的两个所述电压的差分，感测所述检测线的断线。
-发明效果-
根据实施方式的一方式所涉及的断线感测装置以及断线感测方法，能够无误判定地感测与电池组的各电池单元连接的电压检测线的断线。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的断线感测装置的电路结构例的说明图。
图2是实施方式的对比例所涉及的非断线时的断线感测装置的动作说明图。
图3是实施方式的对比例所涉及的断线时的断线感测装置的动作说明图。
图4是表示实施方式的对比例所涉及的非断线时与断线时的输入电压的推移的说明图。
图5是表示实施方式所涉及的非断线时的输入电压的推移的说明图。
图6是表示实施方式所涉及的断线时的输入电压的推移的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图，对断线感测装置以及断线感测方法的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于以下所示的实施方式。图1是表示实施方式所涉及的断线感测装置的电路结构例的说明图。
如图1所示，实施方式所涉及的断线感测装置1具备使多个(在此为两个)电池单元B1、B2串联连接而成的电池组的电池单元B1、B2的单元电压均等的平衡电路2、感测部3以及滤波器电路4。
平衡电路2具备按照电池组的每个电池单元B1、B2设置的放电电路。此外，在电池单元B1、B2连接有作为CR滤波器的滤波器电路4。具体而言，在电池单元B1(以下，记载为“第一单元B1”)上连接由第一电阻R1和第一电容器C1形成的CR滤波器。
第一电阻R1串联连接在第一单元B1的正极与感测部3之间。第一电容器C1的一个端子与将第一电阻R1和感测部3连接的连接线连接，另一个端子经由第二电阻R2而与第一单元B1的负极连接，并且还与感测部3连接。
而且，在电池单元B2(以下，记载为“第二单元B2”)上连接由第三电阻R3和第二电容器C2形成的CR滤波器。第三电阻R3串联连接在第二单元B2的正极与感测部3之间。第二电容器C2的一个端子与将第三电阻R3和感测部3连接的连接线连接，另一个端子与将第一电阻R1和感测部3连接的连接线连接。
此外，平衡电路2具备在平衡第一单元B1以及第二单元B2的单元电压的情况下，使第一单元B1以及第二单元B2独立地放电的放电电路。具体而言，第一单元B1的放电电路设置于第一单元B1与第一单元B1的CR滤波器之间，串联连接的第四电阻R4和第一开关SW1与第一单元B1并联连接。
此外，第二单元B2的放电电路设置在第二单元B2与第二单元B2的CR滤波器之间，串联连接的第五电阻R5和第二开关SW2与第二单元B2并联连接。
感测部3对与第一单元B1的正极连接的第一电压检测线L1、与第一单元B1的负极连接的第二电压检测线L2、以及与第二单元B2的正极连接的第三电压检测线L3的电压进行检测，对第一单元B1以及第二单元B2的单元电压进行监视。
而且，例如，在第一单元B1的电压比第二单元B2的电压高规定电压以上的情况下，感测部3通过使第一开关SW1从断开变为接通并使第一单元B1放电，来进行单元电压的平衡。
此外，例如，在第二单元B2的电压比第一单元B1的电压高规定电压以上的情况下，感测部3通过使第二开关SW2从断开变为接通并使第二单元B2放电，来进行单元电压的平衡。
在第一电压检测线L1、第二电压检测线L2以及第三电压检测线L3中的任一个发生了断线的情况下，该感测部3无法监视单元电压。因此，感测部3例如定期地进行第一电压检测线L1、第二电压检测线L2以及第三电压检测线L3是否断线的判定。
在此，参照图2～图4，对实施方式的对比例所涉及的断线感测装置的动作和检测线电压的推移进行说明。图2是实施方式的对比例所涉及的非断线时的断线感测装置的动作说明图。图3是实施方式的对比例所涉及的断线时的断线感测装置的动作说明图。图4是表示实施方式的对比例所涉及的非断线时和断线时的输入电压的推移的说明图。
对比例所涉及的一般的感测部例如在判定第一电压检测线L1是否断线的情况下，使第一开关SW1接通而使第一单元B1放电。此时，若第一电压检测线L1未断线，则如图2中虚线箭头所示，形成有电流从第一单元B1的正极经由第一电压检测线L1、第四电阻R4、第一开关SW1以及第二电压检测线L2流向第一单元B1的负极的路径。
由此，如图4所示，例如，若在时刻t1将第一开关SW1设为接通，则第一单元B1被放电，因此相应地输入电压V降低。此时，电流流过的路径主要是线束，路径电阻小。因此，输入电压V的电压降较小，为数10mV。
因此，对比例所涉及的一般的感测部例如在时刻t1使自第一开关SW1接通起经过了给定时间的时刻t2的时间点，在输入电压V不低于断线检测阈值的情况下，判定为第一电压检测线L1未断线。之后，感测部在时刻t3使第一开关SW1断开。
与此相对，在第一电压检测线L1断线的情况下，如图3中单点划线箭头所示，电流从第二单元B2的正极经由第三电阻R3、第二电容器C2、第一电阻R1、第四电阻R4、第一开关SW1流向第一单元B1的负极。此时，还形成电流从第一电容器C1经由第一电阻R1、第四电阻R4、第一开关SW1流向第一单元B1的负极的路径。
由此，如图4所示，例如在时刻t4，第一电压检测线L1发生了断线的情况下，若感测部在时刻t5使第一开关SW1接通，则从第一电容器C1向第一单元B1的负极放电，因此输入电压V大幅降低。
因此，对比例所涉及的一般的感测部在时刻t5使自第一开关SW1接通起经过了给定时间的时刻t6的时间点，在输入电压V低于断线检测阈值的情况下，判定为第一电压检测线L1断线。
然而，对比例所涉及的一般的感测部在断线检测阈值不充分低于单元低电压(过放电)阈值的情况下，在第一电压检测线L1未断线的情况下，若单元电压降低到下限值附近，则有可能误判定为第一电压检测线L1的断线。
具体而言，由于单元平衡用的放电电路并非直接对CR滤波器的第一电容器C1进行放电，因此放电中的输入电压V由第一电容器C1以及第二电容器C2的分压决定。因此，在单元电压高的条件下，即使在放电中，输入电压V也有可能不会成为1V以下。
此外，单元低电压的阈值由单元的规格决定，在锂离子蓄电池中，一般为1V～2V左右。因此，在低电压检测阈值与断线检测阈值接近的情况下，在单元电压下限值附近，即使不发生断线，也有可能将放电的电压降低误判定为断线。
此外，对比例所涉及的一般的感测部由于输入电压V本身用于断线诊断的判定值，因此若根据单元电压的变动，成为判定基准的断线检测阈值的值也不变动，则无法防止断线的误判定。然而，若设想单元电压的上限而使断线检测阈值为1V以上，则无法使断线检测阈值充分低于低电压检测阈值。
因此，需要在单元电压的变动范围整个范围内无误判定地正确地感测断线的断线检测方法。因此，在本实施方式中，作为不受单元电压的高低影响的断线的感测方法，即使在断线时对第一单元B1以及第二单元B2进行放电，也利用在放电结束后输入电压V不恢复到放电前的电压的现象来感测第一电压检测线L1的断线。
感测部3将夹着断线的诊断位置上下相邻的第一单元B1以及第二单元B2交替地依次放电，取得从各放电结束起经过给定时间后的与第一单元B1以及第二单元B2的触点电压对应的输入电压V1、V2。此时，如果第一电压检测线L1导通，则输入电压V1、V2都返回到大致放电前的单元电压，输入电压V1以及输入电压V2的差分的绝对值|V1-V2|从数mV收敛到数100mV左右。
与此相对，在第一电压检测线L1断线(非导通)的情况下，即使从放电结束经过了给定时间，输入电压V1、V2也是大致放电结束时的电压，|V1-V2|成为至少一个单元量的电压以上。因此，感测部3在|V1-V2|超过断线检测阈值的情况下，判定为第一电压检测线L1的断线。
不过，在第一电压检测线L1未断线的情况下，断线感测阈值设为比对预想放电结束后单元电压恢复的放电前的单元电压的设计值加上余量而得到的电压的振幅大、且比在一个电池单元中能够变动的单元电压的最大振幅小的值。此外，上述的给定时间是由电路的时间常数决定的确定时间。
接下来，参照图2、图3以及图5、图6，对实施方式所涉及的非断线时以及断线时的断线感测装置的动作、以及实施方式所涉及的非断线时以及断线时的输入电压的推移进行说明。
图5是表示实施方式所涉及的非断线时的输入电压的推移的说明图。图6是表示实施方式所涉及的断线时的输入电压的推移的说明图。
感测部3在判定第一电压检测线L1是否断线的情况下，首先，将第一开关SW1设为接通，之后，将第一开关SW1设为断开。然后，将经过给定时间后的输入电压V作为输入电压V1进行检测。
此时，若第一电压检测线L1未断线，则如图2中虚线箭头所示，电流从第一单元B1的正极经由第一电压检测线L1、第四电阻R4、第一开关SW1、第二电压检测线L2流向第一单元B1的负极。
进而，感测部3将第二开关SW2设为接通，之后，将第二开关SW2设为断开。然后，将经过给定时间后的输入电压V作为输入电压V2进行检测。此时，若第一电压检测线L1未断线，则如图2中虚线箭头所示，电流从第二单元B2的正极经由第三电压检测线L3、第五电阻R5、第二开关SW2、第一电压检测线L1流向第二单元B2的负极。
在进行了这一系列动作的情况下，若第一电压检测线L1未断线，则输入电压V如图5中粗实线所示那样推移。具体而言，如图5所示，输入电压V在使第一开关SW1接通之前成为与第一单元B1的单元电压成比例的电压。
之后，当在时刻t11将第一开关SW1接通时，输入电压V因第一单元B1的放电而降低，但若在时刻t12将第一开关SW1断开，则第一电压检测线L1只要未断线就会上升。
而且，输入电压V在从第一单元B1的放电结束的时刻t12起经过给定时间后的时刻t13，上升至大致放电前的第一单元B1的单元电压。感测部3将该时刻t13的输入电压V作为输入电压V1进行检测。
之后，当在时刻t14将第二开关SW2接通时，输入电压V通过第二单元B2的放电而小幅地上升，但若在时刻t15使第二开关SW2断开，则第一电压检测线L1只要未断线就会降低。
而且，输入电压V在从第二单元B2的放电结束的时刻t15经过给定时间后的时刻t16，降低至大致放电前的第一单元B1的单元电压。感测部3将该时刻t16的输入电压V作为输入电压V2进行检测。
这样，若第一电压检测线L1未断线，则输入电压V从第一单元B1的放电结束经过给定时间后、以及从第二单元B2的放电结束经过给定时间后，恢复到与放电前的第一单元B1的单元电压大致相同的电压。
因此，感测部3在上述的输入电压V1以及输入电压V2的差分的绝对值即|V1-V2 |为断线检测阈值以下的情况下，判定为第一电压检测线L1未断线。
与此相对，在第一电压检测线L1断线的情况下，当第一开关SW1被接通时，电流在图3中单点划线箭头所示的路径中流动。具体而言，电流从第二单元B2的正极经由第三电压检测线L3、第二电容器C2、第一电阻R1、第四电阻R4、第一开关SW1、第二电压检测线L2流向第一单元B1的负极。
之后，在第一开关SW1被断开之后，当第二开关SW2被接通时，电流在图3中虚线箭头所示的路径中流动。具体而言，电流从第二单元B2的正极经由第三电压检测线L3、第五电阻R5、第二开关SW2、第一电阻R1、第一电容器C1、第二电阻R2、第二电压检测线L2流向第一单元B1的负极。
在这种情况下，输入电压V如图6中粗实线所示那样推移。具体而言，如图6所示，输入电压V例如在时刻t21第一电压检测线L1发生了断线的情况下，不再从第一单元B1向第一电容器C1施加电压，因此从时刻t21开始逐渐降低。之后，当在时刻t22将第一开关SW1接通时，第一电容器C1放电，因此输入电压V大幅降低。
之后，即使在时刻t23将第一开关SW1断开，第一电压检测线L1也断线，不会从第一单元B1向第一电容器C1施加电压，因此输入电压V维持为大致放电结束时的电压。因此，感测部3将从第一开关SW1断开且放电结束的时刻t23经过给定时间后的时刻t24的输入电压V作为输入电压V1进行检测。
之后，当在时刻t25将第二开关SW2接通时，从第二单元B2向第一电容器C1施加电压，因此输入电压V大幅上升。之后，即使在时刻t26将第二开关SW2设为断开，第一电压检测线L1也断线，第一电容器C1成为浮置状态，因此输入电压V维持为大致放电结束时的电压。
因此，感测部3将从第二开关SW2被断开且放电结束的时刻t26起经过给定时间后的时刻t27的输入电压V作为输入电压V2进行检测。这样，若第一电压检测线L1断线，则从第一单元B1的放电动作结束起经过给定时间的输入电压V1与从第二单元B2的放电动作结束起经过给定时间后的输入电压V2的差分的绝对值大于至少一个单元量的单元电压的振幅。
因此，感测部3在上述的输入电压V1以及输入电压V2的差分的绝对值即|V1-V2|超过断线检测阈值的情况下，判定为第一电压检测线L1断线。
在进行该断线判定的情况下，输入电压V1、V2的值根据第一单元B1以及第二单元B2的充电状态(单元电压)而变动，但不管输入电压V1、V2的值如何，若第一电压检测线L1断线，则|V1-V2|超过断线检测阈值。因此，感测部3能够在单元电压的变动范围整个区域中不发生误判定而正确地判定断线。
另外，至此对判定第一电压检测线L1的断线的方法进行了说明，但感测部3也能够通过与对比例所涉及的断线判定方法相同的方法，准确地判定第二电压检测线L2以及第三电压检测线L3的断线。
具体而言，在第二电压检测线L2断线的情况下，若感测部3将第一开关SW1设为接通，则第一电容器C1的两端子间的电位差为大致0V。因此，感测部3在第一电容器C1的两端子间电压相等的情况下，能够准确地判定为检测电池组的负极的电压的第二电压检测线L2断线。
同样地，在第三电压检测线L3断线的情况下，当感测部3使第二开关SW2接通时，第二电容器C2的两端子间的电位差成为大致0V。因此，感测部3在第二电容器C2的两端子间电压相等的情况下，能够正确地判定为检测电池组的正极的电压的第三电压检测线L3断线。
此外，断线感测装置1使用现有的平衡电路2来判定第一电压检测线L1、第二电压检测线L2以及第三电压检测线L3的断线，因此仅通过追加断线感测用的软件就能够不变更硬件结构地判定断线。
本领域技术人员能够容易地导出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的方式并不限定于以上所示且记述的特定的详细和代表性的实施方式。因此，能够在不脱离由所附的权利要求书及其等同物定义的总括的发明的概念的精神或范围的情况下进行各种变更。
-符号说明-
1 断线感测装置
2 平衡电路
3 感测部
4 滤波器电路
B1 第一单元
B2 第二单元
C1 第一电容器
C2 第二电容器
R1 第一电阻
R2 第二电阻
R3 第三电阻
R4 第四电阻
R5 第五电阻
SW1 第一开关
SW2 第二开关
L1 第一电压检测线
L2 第二电压检测线
L3 第三电压检测线。

Claims (6)

1.一种断线感测装置，其特征在于，具备：
CR滤波器，按照串联连接电池单元而得的电池组的每个所述电池单元来设置该CR滤波器；
放电电路，连接在所述电池单元与所述CR滤波器之间，在平衡所述电池单元的单元电压的情况下使所述电池单元放电；以及
感测部，依次使串联连接的两个所述电池单元放电，在自各所述电池单元的放电结束起经过给定时间后，依次检测检测线的电压，其中该检测线检测所述两个电池单元的连接点电压，所述感测部基于检测出的两个所述电压的差分，感测所述检测线的断线。
2.根据权利要求1所述的断线感测装置，其特征在于，
所述感测部在所述电压的差分的绝对值超过预先确定的阈值的情况下，判定为所述检测线的断线。
3.根据权利要求2所述的断线感测装置，其特征在于，
所述阈值小于在一个所述电池单元中能够变动的单元电压的最大振幅。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的断线感测装置，其特征在于，
所述感测部在使具备成为所述电池组的正极的电极的所述电池单元放电而使所述CR滤波器中的电容器的两端电压相等的情况下，判定为检测所述正极的电压的检测线的断线。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的断线感测装置，其特征在于，
所述感测部在使具备成为所述电池组的负极的电极的所述电池单元放电而使所述CR滤波器中的电容器的两端电压相等的情况下，判定为检测所述负极的电压的检测线的断线。
6.一种断线感测方法，其特征在于，包含：
通过连接在串联连接有电池单元的电池组与按照每个所述电池单元而设置的CR滤波器之间且在平衡所述电池单元的单元电压的情况下使所述电池单元放电的放电电路，依次使两个串联连接的所述电池单元放电的工序；
在自各所述电池单元的放电结束起经过给定时间后，依次对检测所述两个串联连接的电池单元的连接点电压的检测线的电压进行检测的工序；以及
基于检测出的两个所述电压的差分，感测所述检测线的断线的工序。
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