CN115004043A - 电池测定装置 - Google Patents
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Abstract
一种电池测定装置(50),包括:信号控制部(56),其设置在将蓄电池(42)的正极与负极之间连接的第一电气路径(81)上,使规定的交流信号从上述蓄电池输出;响应信号输入部(50a),其设置在将上述正极与上述负极之间连接的第二电气路径(82)上,并且经由该第二电气路径输入针对上述交流信号的上述蓄电池的响应信号;以及运算部(53),其基于上述响应信号计算出与上述蓄电池的复阻抗相关的信息。形成有作为由上述蓄电池和上述第二电气路径包围的区域且供基于流过上述第一电气路径的交流信号而产生的磁通通过的磁通通过区域(S10)。上述磁通通过区域的大小被设定为使得上述蓄电池的实际的复阻抗与由上述运算部计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ的范围内。
Description
相关申请的援引
本申请以2020年1月24日申请的日本专利申请第2020-010159号和2020年12月25日申请的日本专利申请第2020-217139号为基础,此处援引其记载内容。
技术领域
本公开涉及一种电池测定装置。
背景技术
以往,为了测定蓄电池的状态,进行了如下操作:对蓄电池的复阻抗进行测定(例如专利文献1)。在专利文献1所记载的公开中,通过功率控制器对蓄电池施加矩形波信号,并且基于其响应信号来计算复阻抗特性。此外,基于该复阻抗特性来对蓄电池的劣化状态等进行判别。
此外,专利文献2中,使正弦波电流从振荡器向蓄电池流动,其响应信号(电压变动)由锁定放大器检测,基于其检测结果,计算出复阻抗特性。此外,基于该复阻抗特性来对蓄电池的劣化状态等进行判别。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特许第6226261号公报
专利文献2:日本专利特开2018-190502号公报
发明内容
但是,在电动汽车等中使用的蓄电池存在大容量化的倾向。在大容量的蓄电池的情况下,阻抗变小,响应信号容易成为微弱的信号。而且,如果响应信号成为微弱的信号,则存在容易受到外部影响的问题。例如,在使矩形波信号等交流信号向蓄电池流动的情况下,由于该交流信号引起的磁通变化,在供响应信号输入输出的电气路径中产生感应电动势。由于响应信号是极微弱的信号,因此,也会受到该感应电动势的影响,存在产生测定误差的问题。
本公开是鉴于上述技术问题而作出的,其目的在于提供一种能够提高响应信号的测定精度的电池测定装置。
用于解决上述技术问题的第一方式是一种电池测定装置,上述电池测定装置对蓄电池的状态进行测定,上述蓄电池包括电解质、多个电极以及对上述电解质和上述多个电极进行收容的收容壳体,其中,上述电池测定装置包括:信号控制部,上述信号控制部设置在将上述蓄电池的正极与负极之间连接的第一电气路径上,从上述蓄电池输出规定的交流信号或者向上述蓄电池输入规定的交流信号;响应信号输入部,上述响应信号输入部设置在将上述正极与上述负极之间连接的第二电气路径上,并且经由该第二电气路径输入针对上述交流信号的上述蓄电池的响应信号;以及运算部,上述运算部基于上述响应信号计算出与上述蓄电池的复阻抗相关的信息,上述电池测定装置形成有磁通通过区域,上述磁通通过区域是由上述蓄电池和上述第二电气路径包围的区域,并且是供基于流过上述第一电气路径的交流信号而产生的磁通通过的区域,上述磁通通过区域的大小被设定为使得上述蓄电池的实际的复阻抗与由上述运算部计算出的复阻抗之间的误差处于±1mΩ的范围内。
由蓄电池和第二电气路径包围的磁通通过区域被设定为使得蓄电池的实际的复阻抗与由运算部计算出的复阻抗之间的误差处于±1mΩ的范围内。由此,能够抑制基于感应电动势产生的响应信号的误差,并且抑制阻抗的误差。
第二方式是一种电池测定装置,上述电池测定装置对蓄电池的状态进行测定,上述蓄电池包括电解质、多个电极以及对上述电解质和上述多个电极进行收容的收容壳体,其中,上述电池测定装置包括:信号控制部,上述信号控制部设置在将上述蓄电池的正极侧电源端子与负极侧电源端子之间连接的第一电气路径上,使规定的交流信号从上述蓄电池输出或者使规定的交流信号向上述蓄电池输入;响应信号输入部,上述响应信号输入部设置在将上述正极侧电源端子与上述负极侧电源端子之间连接的第二电气路径上,并且经由该第二电气路径输入针对上述交流信号的上述蓄电池的响应信号;以及运算部,上述运算部基于上述响应信号计算出上述蓄电池的复阻抗,上述电池测定装置形成有磁通通过区域,上述磁通通过区域是由上述收容壳体、上述第二电气路径、上述正极侧电源端子及上述负极侧电源端子包围的区域,并且是供基于流过上述第一电气路径上的交流信号而产生的磁通通过的区域,以使基于流过上述第一电气路径上的交流信号而在上述第二电气路径中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内的方式,对上述磁通通过区域的大小进行设定。
通过由收容壳体、第二电气路径、正极侧电源端子及负极侧电源端子包围的磁通通过区域,能够改变基于交流信号而产生的感应电动势的大小及其极性。因此,通过适当地设定磁通通过区域的大小,感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内。另外,同样地,也能够降低基于来自逆变器的噪声等外部信号的感应电动势。由此,能够抑制基于感应电动势而产生的响应信号的误差。
附图说明
参照附图和以下详细的记述,可以更明确本公开的上述目的、其他目的、特征和优点。附图如下所述。
图1是电源***的示意结构图。
图2的(a)是表示电池单元的立体图,(b)是表示电池组的俯视图。
图3是电池测定装置的结构图。
图4是阻抗计算处理的流程图。
图5是表示比较例中的电池测定装置的连接方式的侧视图。
图6是电池测定装置的电路图。
图7是示意性地表示第一实施方式中的电池测定装置的连接方式的侧视图。
图8是示意性地表示第二实施方式中的电池测定装置的连接方式的侧视图。
图9是示意性地表示第三实施方式中的电池测定装置的连接方式的侧视图。
图10是表示第四实施方式中的电池测定装置的俯视图。
图11是示意性地表示第四实施方式中的电池测定装置的连接方式的侧视图。
图12是示意性地表示第五实施方式中的电池测定装置的连接方式的俯视图。
图13是表示第六实施方式中的电池测定装置的侧视图。
图14是表示第七实施方式中的电池测定装置的侧视图。
图15是表示第八实施方式中的电池测定装置的侧视图。
图16是表示屏蔽构件的立体图。
图17的(a)是第九实施方式中的电路基板及电池单元的侧视图,(b)是筒状部的剖视图。
图18是表示第十实施方式中的电池测定装置的剖视图。
图19是第十实施方式中的阻抗计算处理的流程图。
图20是另一例的电池测定装置的结构图。
图21是另一例的电池测定装置的结构图。
图22是另一例的电池测定装置的结构图。
图23是另一例的电池单元的结构图。
图24是另一例的电池单元的结构图。
图25是另一例的电池测定装置的结构图。
图26是表示另一例的屏蔽构件的结构的立体图。
图27是表示阻抗测定精度与电池容量的关系的说明图。
图28的(a)是表示变形例1的电池单元的立体图,(b)是表示变形例1的电池组的立体图。
图29是示意性地表示比较例中的电池测定装置的连接方式的立体图。
图30是示意性地表示变形例1中的电池测定装置的连接方式的立体图。
图31是示意性地表示变形例2中的电池测定装置的连接方式的立体图。
图32是示意性地表示变形例3中的电池组及电路基板的立体图。
图33的(a)是表示变形例3中的电路基板的一部分的俯视图,(b)是表示变形例3中的电池单元及电路基板的侧视图。
图34的(a)是表示变形例3中的电路基板的一部分的俯视图,(b)是第一列的电池单元及电路基板的侧视图,(c)是第二列的电池单元及电路基板的侧视图,(d)是表示变形例3中的电路基板的一部分的俯视图。
图35的(a)是表示变形例3的母线的俯视图,(b)是表示变形例3的母线的侧视图。
图36的(a)是表示变形例3的另一例中的电路基板的一部分的俯视图,(b)是表示变形例3的另一例中的母线的俯视图。
图37是另一例的电池测定装置的结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
以下,参照附图,对将“电池测定装置”应用于车辆(例如,混合动力汽车、电动汽车)的电源***的第一实施方式进行说明。
如图1所示,电源***10包括:作为旋转电机的电动机20;作为针对电动机20流过三相电流的电力转换器的逆变器30;能充放电的电池组40;对电池组40的状态进行测定的电池测定装置50;以及对电动机20等进行控制的ECU 60。
电动机20是车载主机,能够与未图示的驱动轮进行动力传递。在本实施方式中,作为电动机20,使用三相的永磁体同步电动机。
逆变器30由具有上下臂的全桥电路构成,该上下臂的数量与相绕组的相数相同,通过设于各臂的开关(半导体开关元件)的接通断开对各相绕组中的通电电流进行调节。
在逆变器30中设置有未图示的逆变器控制装置,逆变器控制装置基于电动机20中的各种检测信息、动力运行驱动和发电的请求,通过逆变器30中的各开关的接通断开来实施通电控制。由此,逆变器控制装置从电池组40经由逆变器30向电动机20供给电力来使电动机20进行动力运行驱动。此外,逆变器控制装置基于来自驱动轮的动力来使电动机20发电,经由逆变器30对发电电力进行转换并供给到电池组40,从而使电池组40充电。
电池组40经由逆变器30与电动机20电连接。电池组40例如具有百V以上的端子间电压,由多个电池模块41串联连接而构成。电池模块41由多个电池单元42串联连接而构成。作为电池单元42,例如能够使用锂离子蓄电池或镍氢蓄电池。各电池单元42是具有电解质和多个电极的蓄电池。
如图2的(a)所示,电池单元42、更详细地其收容壳体42a形成为扁平的长方体形状,在其上表面的长边方向两端设置有电源端子71(正极侧电源端子71a和负极侧电源端子71b)。正极侧电源端子71a和负极侧电源端子71b从收容壳体42a沿相同方向以相同程度突出。并且,如图2的(b)所示,电池单元42的收容壳体42a以使侧面重叠的方式沿短边方向层叠。此时,配置成正极侧电源端子71a和负极侧电源端子71b与相邻的电池单元42互不相同。
然后,为了使各电池单元42串联连接,电池单元42的正极侧电源端子71a经由母线73与相邻的一侧的电池单元42的负极侧电源端子71b连接。此外,电池单元42的负极侧电源端子71b经由母线73与相邻的另一侧的电池单元42的正极侧电源端子71a连接。
母线73由导电性的材料构成,并且形成为具有相邻的电源端子71能到达的程度、例如短边方向上的电池单元42的厚度尺寸的大约2~3倍程度的长度的薄板状。该母线73以在电池单元42的长边方向上对电源端子71的外侧端部(外侧一半)进行覆盖的方式与各电源端子71连接(焊接等)。
如图1所示,在与电池组40的正极侧电源端子连接的正极侧电源路径L1上连接有逆变器30等电负载的正极侧端子。同样地,在与电池组40的负极侧电源端子连接的负极侧电源路径L2上连接有逆变器30等电负载的负极侧端子。另外,在正极侧电源路径L1及负极侧电源路径L2上分别设置有继电器开关SMR(***主继电器开关),并且构成为能够通过继电器开关SMR来对通电和通电切断进行切换。
电池测定装置50是对各电池单元42的蓄电状态(SOC)和劣化状态(SOH)等进行测定的装置。在第一实施方式中,电池测定装置50针对每个电池模块41设置。电池测定装置50与ECU 60连接,并且输出各电池单元42的状态等。在后面详细描述电池测定装置50的结构。
ECU 60基于各种信息针对逆变器控制装置进行动力运行驱动和发电的请求。各种信息例如包括油门和刹车的操作信息、车速、电池组40的状态等。
接着,对电池测定装置50进行详细说明。如图3所示,在第一实施方式中,针对每个电池单元42设置电池测定装置50。
电池测定装置50包括ASIC部50a、滤波部55和电流调制电路56。ASIC部50a包括:稳定化电源供给部51;输入输出部52;作为运算部的微机部53;以及通信部54。
稳定化电源供给部51与电池单元42的电源线连接,将从电池单元42供给的电力供给到输入输出部52、微机部53和通信部54。输入输出部52、微机部53和通信部54基于该电力来驱动。
输入输出部52与作为测定对象的电池单元42连接。具体地进行说明,输入输出部52具有能够从电池单元42输入(测定)直流电压的直流电压输入端子57。在电池单元42与直流电压输入端子57之间设置有滤波部55。即,在直流电压输入端子57的正极侧端子57a与负极侧端子57b之间设置有作为滤波电路的RC滤波器55a和作为保护元件的齐纳二极管55b等。即,RC滤波器55a、齐纳二极管55b等与电池单元42并联连接。
此外,输入输出部52包括响应信号输入端子58,上述响应信号输入端子58用于在电池单元42的端子之间输入反映了电池单元42的内部复阻抗信息的响应信号(电压变动)。因此,输入输出部52作为响应信号输入部起作用。
另外,电池单元42的正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b分别与电极(正极或负极)连接。而且,期望响应信号输入端子58与正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的能连接部分中的最靠近电极的部位连接。此外,直流电压输入端子57的连接部位也是同样地,期望是最靠近电极的部位、或靠近响应信号输入端子58的连接部位的部位。由此,能够将由主电流或均衡化电流引起的电压降低的影响设为最低限度。
此外,输入输出部52与作为信号控制部的电流调制电路56连接,并且具有指示信号输出端子59a,上述指示信号输出端子59a向电流调制电路56输出对从电池单元42输出的正弦波信号(交流信号)进行指示的指示信号。此外,输入输出部52具有反馈信号输入端子59b。反馈信号输入端子59b经由电流调制电路56将实际从电池单元42输出(流出)的电流信号作为反馈信号输入。
此外,输入输出部52与微机部53连接,并且构成为将直流电压输入端子57所输入的直流电压、响应信号输入端子58所输入的响应信号、反馈信号输入端子59b所输入的反馈信号等向微机部53输出。另外,输入输出部52在内部具有AD转换器,并且构成为将所输入的模拟信号转换为数字信号并输出到微机部53。
此外,输入输出部52构成为从微机部53输入指示信号,并且构成为从指示信号输出端子59a向电流调制电路56输出指示信号。另外,输入输出部52在内部具有DA转换器,并且构成为将从微机部53输入的数字信号转换为模拟信号,并向电流调制电路56输出指示信号。此外,由指示信号指示给电流调制电路56的正弦波信号被施加直流偏置,使得正弦波信号不会变成负电流(回流到电池单元42)。
电流调制电路56是将测定对象即电池单元42作为电源来使规定的交流信号(正弦波信号)输出的电路。具体地进行说明,电流调制电路56包括:作为开关部的半导体开关元件56a(例如,MOSFET);以及与半导体开关元件56a串联连接的电阻56b。半导体开关元件56a的漏极端子与电池单元42的正极侧电源端子71a连接,半导体开关元件56a的源极端子与电阻56b的一端串联连接。另外,电阻56b的另一端与电池单元42的负极侧电源端子71b连接。半导体开关元件56a构成为能够在漏极端子与源极端子之间调节通电量。另外,为了根据半导体开关元件56a的动作区域,调节施加于半导体开关元件56a的电压,有时将电阻串联地***到电流调制电路内。
此外,在电流调制电路56中设置有作为与电阻56b的两端连接的电流检测部的电流检测放大器56c。电流检测放大器56c构成为对流过电阻56b的信号(电流信号)进行检测,并且将检测信号作为反馈信号输出到输入输出部52的反馈信号输入端子59b。
此外,在电流调制电路56中设置有反馈电路56d。反馈电路56d构成为从输入输出部52的指示信号输出端子59a输入指示信号,并且从电流检测放大器56c输入反馈信号。然后,构成为将指示信号与反馈信号进行比较,并且将该结果输出到半导体开关元件56a的栅极端子。
半导体开关元件56a基于来自反馈电路56d的信号,以使由指示信号指示的正弦波信号(规定的交流信号)从电池单元42输出的方式对施加于栅极、源极之间的电压进行调节,从而对漏极、源极之间的电流量进行调节。另外,在由指示信号指示的波形与实际流过电阻56b的波形之间产生误差的情况下,半导体开关元件56a基于来自反馈电路56d的信号调节电流量,以修正该误差。由此,使流过电阻56b的正弦波信号稳定化。
接着,对电池单元42的复阻抗的计算方法进行说明。电池测定装置50每隔规定周期执行图4所示的阻抗计算处理。
在阻抗计算处理中,微机部53首先设定复阻抗的测定频率(步骤S101)。测定频率从预先确定的测定范围内的频率中设定。
接着,微机部53基于测定频率来确定正弦波信号(规定的交流信号)的频率,并且向输入输出部52输出指示该正弦波信号的输出的指示信号(步骤S102)。
输入输出部52在输入指示信号时,利用DA转换器转换为模拟信号,并且输出到电流调制电路56。电流调制电路56基于指示信号,将电池单元42作为电源来使正弦波信号输出。具体地,半导体开关元件56a基于经由反馈电路56d输入的信号调节电流量,以使由指示信号指示的正弦波信号从电池单元42输出。由此,从电池单元42输出正弦波信号。
在从电池单元42输出正弦波信号时、即在对电池单元42施加外部干扰时,在电池单元42的端子之间产生反映了电池单元42的内部复阻抗信息的电压变动。输入输出部52经由响应信号输入端子58输入该电压变动,并且作为响应信号输出到微机部53。此时,由AD转换器转换为数字信号并输出。
在执行步骤S102之后,微机部53从输入输出部52输入响应信号(步骤S103)。此外,微机部53获取流过电流调制电路56的电阻56b的信号(即,从电池单元42输出的交流信号),以作为电流信号(步骤S104)。具体地,微机部53将从电流检测放大器56c输出的反馈信号(检测信号)经由输入输出部52作为电流信号输入。另外,代替反馈信号,也可以将与对电流调制电路56指示的指示信号成比例的值作为电流信号。
接着,微机部53基于响应信号及电流信号,计算出与电池单元42的复阻抗相关的信息(步骤S105)。即,微机部53基于响应信号的实部、响应信号的虚部、电流信号的实部以及电流信号的虚部等,对复阻抗的绝对值、相位的全部或任一个进行计算。微机部53经由通信部54将计算结果输出到ECU 60(步骤S106)。然后,结束计算处理。
重复执行该计算处理,直到计算出针对测定范围内的多个频率的复阻抗为止。ECU60基于计算结果来例如制作复阻抗平面图(科尔-科尔图(日文:コールコールプロット)),从而把握电极和电解质等的特性。例如,把握蓄电状态(SOC)、劣化状态(SOH)。
另外,不一定必须制作科尔-科尔图整体,也可以着眼于其一部分。例如,也可以在行驶时,以一定的时间间隔对特定频率的复阻抗进行测定,并且基于该特定频率的复阻抗的时间变化来把握SOC、SOH和电池温度等在行驶时的变化。或者,也可以以每隔一天、每隔一周或每隔一年的时间间隔对特定频率的复阻抗进行测定,并且基于该特定频率的复阻抗的时间变化来把握SOH等的变化。
另外,在电流调制电路56经由第一电气路径81从电池单元42输出交流信号(正弦波信号等)时,在第二电气路径82中产生基于交流信号的感应电动势。由于响应信号是极微弱的信号,因此,如果在第二电气路径82中产生基于交流信号的感应电动势,则会产生测定误差。因此,为了降低感应电动势,构成电池测定装置50。
在此,在对用于降低感应电动势的结构进行说明之前,对感应电动势产生的原理和用于抑制该感应电动势的原理进行说明。图5是表示第一电气路径81、第二电气路径82、电池单元42内的电气路径(电流路径)的一般模型的图。图6是示意性地表示电池测定装置50的电路结构的电路图。
数学式(1)表示法拉第定律。另外,“E(x,t)”表示电场矢量,“L”表示线积分的路径。“B(x,t)”表示磁通密度矢量。“S”表示被由左边的线积分的路径包围的部分封闭的区域。“n”表示“S”上的点的法线矢量。“x”是表示距电流素片的位置的矢量,“t”表示时间。即,电场矢量“E(x,t)”和磁通密度矢量“B(x,t)”是取决于场所和时间的值。“Vi(t)”表示感应电动势。
在第一实施方式中,“E(x,t)”表示第二电气路径82中的电场矢量,“L”表示第二电气路径82的路径。“B(x,t)”表示通过由第二电气路径82、电源端子71和收容壳体42a包围的区域(磁通通过区域S10)的磁通密度矢量。“S”表示磁通通过区域S10的面。“x”是表示距在第一电气路径81中设定的电流素片的位置的矢量。“Vi(t)”表示在第二电气路径82中产生的感应电动势。
[数学式1]
根据法拉第定律,如果减小由第二电气路径82等包围的磁通通过区域S10,则能够减小感应电动势。另外,可知,如果使距第一电气路径81的距离变远,则能够减小感应电动势。
然而,如图5所示,电池单元42在结构上需要分开设置正极侧电源端子71a和负极侧电源端子71b。因此,需要使第二电气路径82中的从ASIC部50a连接到正极侧电源端子71a的作为正极侧检测线(导线)的第二A电气路径82a以及从ASIC部50a连接到负极侧电源端子71b的作为负极侧检测线(导线)的第二B电气路径82b在中途分支。
因此,如果如图5所示配置第二电气路径82,则由收容壳体42a、第二电气路径82、正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b包围的区域形成得较大。该区域成为基于流过第一电气路径81的交流信号I的磁通通过的磁通通过区域S10。另外,与第二电气路径82同样地,为了便于第一电气路径81与正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b连接,使第一电气路径81与第二电气路径82的距离变远也存在限制。
因此,以尽可能减小磁通通过区域S10的大小的方式,形成以下那样的结构。图7是示意性地表示本实施方式中的电池测定装置50相对于电池单元42的连接方式的侧视图。如图7所示,与ASIC部50a连接的第二A电气路径82a沿着第二B电气路径82b配线至预先确定的分支点Br1。即,以尽量没有间隙的方式将第二A电气路径82a和第二B电气路径82b平行地配线。在图7中,从ASIC部50a到分支点Br1为止的第二电气路径82沿着电源端子71的突出方向配线,但是只要第二A电气路径82a和第二B电气路径82b沿着配线,则无论怎样配线都可以。例如,也可以沿着电池单元42的短边方向(纸面的垂直方向)配线。另外,在第二A电气路径82a和第二B电气路径82b沿着配线时,不需要直线状地配线,只要以同样的方式弯曲,也可以任意地弯曲。另外,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b分别被绝缘覆膜覆盖。或者,也可以在第二A电气路径82a与第二B电气路径82b之间最低限度地设置能够确保绝缘程度的间隙。
然后,第二A电气路径82a从该分支点Br1朝向正极侧电源端子71a配线,另一方面,第二B电气路径82b从该分支点Br1朝向负极侧电源端子71b配线。所谓从分支点Br1朝向电源端子71例如是指,将表示在分支点之后电流流过的方向的矢量和从分支点到电极的任意点的矢量投影在包含电极上表面的平面上的各个矢量的内积成为正值的状态。
而且,分支点Br1的位置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的突出方向上配置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置与收容壳体42a之间。更详细地,分支点Br1设置在与收容壳体42a抵接的位置。另外,分支点Br1的位置在电池单元42的短边方向上配置在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间。
另外,在图7中,分支点Br1的位置在电池单元42的长边方向上配置在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b的中心,但是只要处于正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间即可,可以任意地改变。而且,在将分支点Br1配置于正极侧电源端子71a的情况下,仅第二B电气路径82b从该分支点Br1朝向负极侧电源端子71b配线。同样地,在将分支点Br1配置于负极侧电源端子71b的情况下,仅第二A电气路径82a从该分支点Br1朝向正极侧电源端子71a配线。
然后,第二A电气路径82a从该分支点Br1朝向正极侧电源端子71a沿着收容壳体42a的外周面直线状地配线。另一方面,第二B电气路径82b从该分支点Br1朝向负极侧电源端子71b沿着收容壳体42a的外周面直线状地配线。另外,第二A电气路径82a及第二B电气路径82b隔着未图示的绝缘构件与收容壳体42a抵接,以确保相对于收容壳体42a的绝缘。绝缘构件可以是对第二A电气路径82a及第二B电气路径82b进行覆盖的绝缘覆膜,也可以是电路基板等。或者,也可以在第二电气路径82与收容壳体42a之间,最低限度地设置能够确保绝缘程度的间隙。
根据第一实施方式,具有以下的效果。
由收容壳体42a、第二电气路径82、正极侧电源端子71a和负极侧电源端子71b包围的区域成为基于流过第一电气路径81上的交流信号I的磁通通过的磁通通过区域S10。另外,磁通通过区域S10也是来自逆变器30的噪声等基于外部信号的磁通通过的区域。在第二电气路径82中产生的感应电动势的大小对应于该磁通通过区域S10中的磁通的大小(更准确地,磁通的时间变化量的大小)。因此,磁通通过区域S10的大小被设定为使得在第二电气路径82中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内。
具体地,第二A电气路径82a从分支点Br1朝向正极侧电源端子71a配线,另一方面,第二B电气路径82b从分支点Br1朝向负极侧电源端子71b配线。然后,将分支点Br1的位置配置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置与收容壳体42a之间。
更详细地,分支点Br1设置在与收容壳体42a抵接的位置。然后,将第二A电气路径82a从分支点Br1朝向正极侧电源端子71a沿着收容壳体42a的外周面配线。并且,第二B电气路径82b从分支点Br1朝向负极侧电源端子71b沿着收容壳体42a的外周面配线。
由此,能够尽可能地抑制磁通通过区域S10的大小,从而抑制基于感应电动势产生的响应信号的误差。另外,能够使电池单元42扁平化。另外,通过将第一电气路径81连接到电源端子71的前端,能够使磁通通过区域S10远离与电源端子71的前端连接的第一电气路径81,能够抑制基于感应电动势产生的响应信号的误差。另外,期望第一电气路径81和第二电气路径82的相对位置是固定的。
(第二实施方式)
接着,对第二实施方式的电池测定装置50进行说明。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第二实施方式中,作为基本结构,以第一实施方式的结构为例进行说明。
在第二实施方式中,与第一实施方式同样地,如图8所示,与ASIC部50a连接的第二A电气路径82a沿着第二B电气路径82b配线至预先确定的分支点Br2。然后,第二A电气路径82a以在该分支点Br2处与第二B电气路径82b分支的方式进行配线。
第二实施方式的分支点Br2不在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的突出方向上配置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置与收容壳体42a之间。即,分支点Br2在电源端子71的突出方向上配置在比正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置更靠收容壳体42a的相反侧的位置。在图8中,在电池单元42的短边方向(纸面的垂直方向)上,分支点Br2的位置设定在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间,但是能够任意地改变。在电池单元42的长边方向上,分支点Br2的位置设定在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间。
而且,第二A电气路径82a在从分支点Br2到正极侧电源端子71a之间,以相对于第二B电气路径82b交叉一次的方式进行配线。即,第二A电气路径82a与第二B电气路径82b暂时分离后,靠近并交叉,之后,与各电源端子71连接。
基于图8详细地进行说明,第二A电气路径82a以从分支点Br2暂时朝向负极侧电源端子71b,之后朝向正极侧电源端子71a的方式进行配线。同样地,第二B电气路径82b以从分支点Br2暂时朝向正极侧电源端子71a,之后朝向负极侧电源端子71b的方式进行配线。第二A电气路径82a在朝向正极侧电源端子71a的中途与第二B电气路径82b交叉。
由此,磁通通过区域S10被分为作为第一区域的第一磁通通过区域S11和作为第二区域的第二磁通通过区域S12。第一磁通通过区域S11是由配置在比第二B电气路径82b更靠正极侧电源端子71a一侧的第二A电气路径82a以及配置在比第二A电气路径82a更靠负极侧电源端子71b一侧的第二B电气路径82b包围的区域。该第二实施方式中的第一磁通通过区域S11也可以说是由从正极侧电源端子71a到交叉点Cr1之间的第二A电气路径82a、从负极侧电源端子71b到该交叉点Cr1之间的第二B电气路径82b以及收容壳体42a包围的区域。
第二磁通通过区域S12是由配置在比第二B电气路径82b更靠负极侧电源端子71b一侧的第二A电气路径82a和配置在比第二A电气路径82a更靠正极侧电源端子71a一侧的第二B电气路径82b包围的区域。第二实施方式中的第二磁通通过区域S12也可以说是由从交叉点Cr1到分支点Br2之间的第二A电气路径82a和从交叉点Cr1到分支点Br1之间的第二B电气路径82b包围的区域。
而且,在第一电气路径81中,在如图8所示流过交流信号I的情况下,电源端子71之间的磁通的朝向从纸面里侧成为近前侧。此时,电流由于感应电动势而流向第一电气路径81的方向如图8所示为逆时针方向。而且,由于第二A电气路径82a与第二B电气路径82b的位置关系是以交叉点Cr1为界相反的,因此,基于贯穿第一磁通通过区域S11的磁通而产生的感应电动势和基于贯穿第二磁通通过区域S12的磁通而产生的感应电动势的相位错开180度。即,感应电动势以抵消的方式产生。在交流信号I的流动方向相反的情况下也是同样的。
而且,感应电动势的大小取决于分别通过第一磁通通过区域S11及第二磁通通过区域S12的磁通的大小(更准确地,磁通的时间变化量的大小)。因此,根据第一磁通通过区域S11大小来设定第二磁通通过区域S12的大小,以使基于通过第一磁通通过区域S11的交流信号I而产生的第一磁通与基于通过第二磁通通过区域S12的交流信号I而产生的第二磁通之差处于包含零的磁通容许值范围内。即,根据第一磁通通过区域S11的大小来设定第二磁通通过区域S12的大小,以使基于贯穿第一磁通通过区域S11的磁通而产生的感应电动势与基于贯穿第二磁通通过区域S12的磁通而产生的感应电动势之和处于电动势容许值范围。
例如,如果第一磁通通过区域S11和第二磁通通过区域S12处于同一平面上,并且与第一电气路径81的距离为相同程度,则通过将第一磁通通过区域S11和第二磁通通过区域S12设为相同程度的大小,能够使感应电动势处于电动势容许值范围。
另外,可以考虑测定所需的计算精度、响应信号及噪声信号的大小等来任意地设定磁通容许值范围。此外,可以考虑测定所需的计算精度、响应信号及噪声信号的大小等来任意地设定电动势容许值范围。在本实施方式中,将以零为中心,±200μV的范围设为电动势容许值范围。
由此,基于贯穿第一磁通通过区域S11的磁通而产生的感应电动势与基于贯穿第二磁通通过区域S12的磁通而产生的感应电动势之和处于电动势容许值范围,能够抑制基于感应电动势的响应信号的误差。
(第三实施方式)
接着,对第三实施方式的电池测定装置50进行说明。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第三年实施方式中,作为基本结构,以第一实施方式的结构为例进行说明。
在第三实施方式中,如图9所示,利用第一磁屏蔽件101对磁通通过区域S10进行覆盖。另外,利用第二磁屏蔽件102对第一电气路径81的至少一部分进行覆盖。第二磁屏蔽件102分别设置在电源端子71一侧,并且对电源端子71的至少一部分进行覆盖。
利用第一磁屏蔽件101,基于交流信号的磁通或基于外部噪声的磁通变得难以通过磁通通过区域S10,能够抑制感应电动势的产生。另外,利用第二磁屏蔽件102,能够抑制基于交流信号I的磁通通过磁通通过区域S10,并且抑制感应电动势。
另外,在第三实施方式中,设置了第一磁屏蔽件101和第二磁屏蔽件102这两者,但是也可以仅设置任一方。
(第四实施方式)
接着,对第四实施方式的电池测定装置50进行说明。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第四实施方式中,作为基本结构,以第一实施方式的结构为例进行说明。
也可以将电池测定装置50配置于电路基板,并且对第一电气路径81及第二电气路径82等的配线进行固定。以下,对电气路径81、82的配线、电池单元42与电池测定装置50的连接方式等进行说明。
图10是表示电池单元42与电池测定装置50的连接方式的示意图。图10示出了从上表面(电源端子71的设置面)观察多个电池单元42的俯视图。
如图10所示,在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间设置有平板状的电路基板72。电路基板72是PCB(印刷电路基板)或FPC(柔性印刷电路基板),导电性金属的电气路径在配置在电路基板72上的电路元件的周围延伸。由此,电气路径及电路元件的位置被固定。因此,在第四实施方式中,电路基板72相当于固定构件。
此时,信号配线(电气路径)基本上以两根线成对地延伸。例如,为了向图3中的半导体开关元件56a的栅极端子发送信号,与栅极端子连接的配线和成为该信号的所谓返回路径的配线被成对地延伸。但是,也可以由一根线、接地平面或电源平面等共享某两种以上的信号的返回线。
在电路基板72中例如配置(固定)有ASIC部50a、滤波部55、电流调制电路56等作为电路元件。另外,在图10中,为了便于图示,仅图示ASIC部50a和电流调制电路56的半导体开关元件56a。
如图10所示,电路基板72以沿着电池单元42的短边方向(图10中的左右方向)延伸的方式形成,以便遍及层叠的多个电池单元42的整体。此时,电路基板72构成为配置在各电池单元42的电源端子71之间。另外,配置成与电源端子71的设置面相对。
半导体开关元件56a配置在各电池单元42的电源端子71之间。另一方面,ASIC部50a配置在电路基板72的长边方向(电池单元42的短边方向)的一端(图10中的右端)且与电池单元42不重叠的位置。
而且,如图10中虚线所示,以将正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间以直线连接的方式设置第一电气路径81。在第一电气路径81上配置有半导体开关元件56a。半导体开关元件56a、即电流调制电路56构成为经由第一电气路径81将交流信号从电池单元42输出。
另外,如图10中实线所示,在电路基板72上设置有将各电池单元42的电源端子71与ASIC部50a的响应信号输入端子58连接的第二电气路径82。详细地进行说明,第二电气路径82中的作为与正极侧电源端子71a连接的正极侧检测线的第二A电气路径82a构成为,从正极侧电源端子71a朝向负极侧电源端子71b直线状地延伸,并且在中途以90度直角弯曲。之后,第二A电气路径82a沿着电路基板72的长边方向朝向ASIC部50a侧延伸,并且在电路基板72的端部处朝向ASIC部50a侧弯曲。但是,本实施方式中的90度弯曲是例示的,并不意味着配线不具有曲率R。可以根据需要具有曲率R。另外,弯曲部的配线图案不一定必须为90度,也可以根据需要设为圆弧或带角的形状。
同样地,第二电气路径82中的作为与负极侧电源端子71b连接的负极侧检测线的第二B电气路径82b构成为,从负极侧电源端子71b朝向正极侧电源端子71a直线状地延伸,并且在中途以90度直角弯曲。此时,在不与第二A电气路径82a接触的位置处弯曲。之后,第二B电气路径82b以沿着电路基板72的长边方向朝向ASIC部50a侧延伸的方式形成,以便与第二A电气路径82a平行,并且在电路基板72的端部处朝向ASIC部50a侧弯曲。另外,第二电气路径82以不与第一电气路径81直接相交的方式,至少在交叉部位处形成于不同的层。
由此,如图10所示,与ASIC部50a连接的第二A电气路径82a沿着第二B电气路径82b配线至预先确定的分支点Br3。即,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b以尽量没有间隙的方式平行地配线。
而且,第二A电气路径82a从分支点Br3朝向正极侧电源端子71a直线状地配线,另一方面,第二B电气路径82b从该分支点Br3朝向负极侧电源端子71b配线。该分支点Br3在电池单元42的长边方向和短边方向上配置在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间。
另外,在与相同的电池单元42连接的第一电气路径81和第二电气路径82的情况下,如果设置于不同的层,则有可能会由于夹着层这样的电介质而使线间的寄生电容变大。因此,期望尽可能形成于相同的层。然后,在使与相同的电池单元42连接的第一电气路径81和第二电气路径82交叉的情况下,期望仅在交叉部位处配线于不同的层。另外,在第二电气路径82与第一电气路径81交叉的情况下,期望以交叉区域最小的方式进行正交。
顺便提及,在第二电气路径82为了朝向ASIC部50a而同与其他电池单元42连接的第一电气路径81交叉的情况下,会穿过另一层并交叉。此时,尽可能减小处于不同层的面积。在这种情况下,由于是与其他电池单元42连接的电气路径,因此,寄生电容的影响较小。
而且,在各电池单元42中也同样地形成有第一电气路径81及第二电气路径82。但是,第二电气路径82被设置成尽量不与半导体开关元件56a、同其他电池单元42连接的第一电气路径81或第二电气路径82重叠。具体地,半导体开关元件56a针对每个电池单元42在电路基板72的短边方向(电池单元42的长边方向)上错开其位置地配置。而且,第二电气路径82以在电路基板72的长边方向(电池单元42的短边方向)上延伸时不与同其他电池单元42连接的其他第二电气路径82重叠的方式,相对于其他第二电气路径82平行地设置。此时,以在电路基板72的短边方向上彼此的第二电气路径82的位置错开的方式设置。
而且,如图11所示,电路基板72在电源端子71的突出方向上配置在比电源端子71的前端更靠收容壳体42a一侧的位置。由此,分支点Br3的位置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的突出方向上配置在正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置与收容壳体42a之间。更详细地,分支点Br3设置在隔着电路基板72与收容壳体42a抵接的位置。而且,第二A电气路径82a从该分支点Br3朝向正极侧电源端子71a沿着收容壳体42a的外周面直线状地配线。另一方面,第二B电气路径82b从该分支点Br3朝向负极侧电源端子71b沿着收容壳体42a的外周面直线状地配线。
另外,如图11所示,各电气路径81、82经由L字状的焊接板74与电源端子71的前端连接。存在交流信号I经由焊接板74上下地往复的可能性,但是通过往复,来自该部位的磁通被抵消。
通过如上所述地构成,在第三实施方式中,能够抑制磁通通过区域S10的大小,从而抑制基于感应电动势的响应信号的误差。另外,能够使电池单元42扁平化。另外,能够使磁通通过区域S10远离母线73,能够抑制基于流过母线73的噪声(外部信号)而产生的感应电动势在第二电气路径82中产生,并且抑制响应信号的误差。所谓流过母线73的噪声例如存在基于逆变器30的动作的噪声。
(第五实施方式)
接着,对第五实施方式的电池测定装置50进行说明。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第五实施方式中,作为基本结构,以第四实施方式的结构为例进行说明。
如图12所示,在第五实施方式中,第二A电气路径82a以在沿着电路基板72的长边方向朝向ASIC部50a侧延伸时,相对于成对的第二B电气路径82b以规定间隔交叉的方式进行配线。即,在第五实施方式中,由于交流信号I沿着电路基板72的短边方向流动,因此,在沿着电路基板72的长边方向延伸的第二A电路径82a与第二B电路径82b之间形成的区域为磁通通过区域S10。另外,在母线73中,作为基于逆变器30的外部信号的噪声In也沿着其长边方向(电路基板72的长边方向)流动,并且基于该噪声的磁通通过磁通通过区域S10。
因此,与第二实施方式同样地,通过使第二A电气路径82a和第二B电气路径82b以规定间隔交叉,将磁通通过区域S10分为第一磁通通过区域S21和第二磁通通过区域S22。第一磁通通过区域S21是由配置在比第二B电气路径82b更靠正极侧电源端子71a一侧的第二A电气路径82a以及配置在比第二A电气路径82a更靠负极侧电源端子71b一侧的第二B电气路径82b包围的第一区域。第二磁通通过区域S22是由配置在比第二B电气路径82b更靠负极侧电源端子71b一侧的第二A电气路径82a和配置在比第二A电气路径82a更靠正极侧电源端子71a一侧的第二B电气路径82b包围的第二区域。
而且,根据与第二实施方式相同的理由,基于通过第一磁通通过区域S21的磁通而产生的感应电动势与基于通过第二磁通通过区域S22的磁通而产生的感应电动势的相位错开180度。即,感应电动势以抵消的方式产生。
而且,感应电动势的大小取决于分别通过第一磁通通过区域S21及第二磁通通过区域S22的磁通的大小(更准确地,磁通的时间变化量的大小)。因此,根据各第一磁通通过区域S11的大小来分别设定第二磁通通过区域S12的大小,以使通过第一磁通通过区域S21的第一磁通与通过第二磁通通过区域S22的第二磁通之差处于包含零的磁通容许值范围内。即,根据第一磁通通过区域S21的大小来设定第二磁通通过区域S22的大小,以使基于通过第一磁通通过区域S11的磁通而产生的感应电动势与基于通过第二磁通通过区域S12的磁通而产生的感应电动势之和处于电动势容许值范围。
例如,通过将第一磁通通过区域S21的数量及大小设为与第二磁通通过区域S22相同的程度并等间隔地配置,感应电动势容易处于电动势容许值范围。另外,第一电气路径81和第一磁通通过区域S21的相对位置、第一电气路径81和第二磁通通过区域S22的相对位置也被设定为使得感应电动势容易处于电动势容许值范围。此时,期望第一磁通通过区域S21的数量及大小、第二磁通通过区域S22的数量及大小、第一电气路径81与第一磁通通过区域S21的相对位置以及第一电气路径81与第二磁通通过区域S22的相对位置是固定的。由此,能够抑制设定改变而使感应电动势变动。
另外,与第四实施方式同样地,电路基板72以与电源端子71的设置面抵接的方式配置,在电源端子71的突出方向上,磁通通过区域S10极小。因此,通过同时采用上述结构,能够进一步抑制感应电动势的产生。
(第六实施方式)
接着,也可以如下所述地改变第四实施方式或第五实施方式的电池测定装置50。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第六实施方式中,作为基本结构,以第四实施方式的结构为例进行说明。
如图13所示,在电路基板72与收容壳体42a之间配置有薄板状的磁屏蔽件201。该磁屏蔽件201在表背两面设置有绝缘覆膜202、203,在电路基板72与磁屏蔽件201之间以及收容壳体42a与磁屏蔽件201之间确保了绝缘。然后,电路基板72隔着绝缘覆膜202与磁屏蔽件201抵接。另外,磁屏蔽件201隔着绝缘覆膜203与收容壳体42a抵接。而且,电路基板72在电源端子71的突出方向上配置在电源端子71的前端与收容壳体42a之间。
该磁屏蔽件201是设置有多个贯通孔的穿孔金属板。此外,磁屏蔽件201也可以形成为金属线的网状或格子状。另外,也可以沿着电气路径81、82设置贯通孔。也可以对上述结构进行组合。
由此,能够抑制通过沿电路基板72的长边方向延伸的磁通通过区域S10的磁通,并且抑制感应电动势,能够高精度地检测响应信号。另外,由于电路基板72隔着绝缘覆膜202与磁屏蔽件201抵接,因此,能够经由磁屏蔽件201散热。
另外,磁屏蔽件201是设置有多个贯通孔的穿孔金属板。因此,能够抑制静电容量在第一电气路径81与磁屏蔽件201之间以及第二电气路径82与磁屏蔽件201之间增加。
(第七实施方式)
接着,也可以如下所述地改变第四实施方式~第六实施方式中的任一个的电池测定装置50。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第七实施方式中,作为基本结构,以第四实施方式的结构为例进行说明。
一般而言,在电池单元42中设置有防爆阀,上述防爆阀在电池单元42的内部压力为规定以上的情况下开口而释放内部压力。需要供防爆阀开口的空间,用电路基板72以不能开口的方式覆盖防爆阀是不适合的。因此,如下所述地构成。
如图14所示,在各电池单元42中,在电源端子71的设置面且电池单元42的长边方向上的正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间设置有防爆阀301。而且,为了避开该防爆阀301,在电路基板72中设置有贯通孔302。即,在电路基板72中设置有贯通孔302,以确保供防爆阀301开口的空间。
另外,配置于电路基板72的元件及电气路径以避开该贯通孔302的方式配置。另外,在第六实施方式中配置磁屏蔽件201的情况下,在磁屏蔽件201中也同样地需要以避开防爆阀301的方式设置贯通孔。
配置空间较大的ASIC部50a配置在电路基板72的长边方向端部,不配置在电池单元42的正上方。因此,容易设置用于避开防爆阀301的贯通孔302。
(第八实施方式)
接着,也可以如下所述地改变第四实施方式~第六实施方式中的任一个的电池测定装置50。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第八实施方式中,作为基本结构,以第四实施方式的结构为例进行说明。
一般而言,由于在电池单元42中设置有防爆阀,因此,需要供防爆阀开口的空间。因此,如下所述地构成。
如图15所示,在各电池单元42中,在电源端子71的设置面且电池单元42的长边方向上的正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间设置有防爆阀301。而且,电路基板72配置成远离收容壳体42a中的电源端子71的设置面、即防爆阀301规定距离。规定距离是能够确保供防爆阀301开口的空间的程度的距离。另外,期望规定距离是能够最低限度地确保供防爆阀301开口的空间的程度的距离。由此,防爆阀301能够开口。
在这样构成的情况下,在电源端子71的突出方向上,第二电气路径82与收容壳体42a的距离变远,磁通通过区域S10变大。其结果是,感应电动势有可能会变大。
因此,在电路基板72与收容壳体42a之间,设置从收容壳体42a侧对磁通通过区域S10进行覆盖的屏蔽构件401。如图16所示,屏蔽构件401形成为编入有带状的金属线的四边形的笼状。
屏蔽构件401的底面沿电路基板72的长边方向形成为长方形。即,屏蔽构件401的底面形成为遍及多个电池单元42沿电池单元42的短边方向延伸。在屏蔽构件401的底面的外缘,以沿电源端子71的突出方向延伸的方式立设有壁部。屏蔽构件401以屏蔽构件401的开口部侧与收容壳体42a相对的方式配置在电源端子71之间。另外,屏蔽构件401不需要形成为笼状,只要在底部及壁部设置多个贯通孔即可。
屏蔽构件401在电池单元42的长边方向上配置在电源端子71之间。电路基板72从外侧配置在屏蔽构件401的底面。
通过如上所述地构成,电路基板72的平面状地延伸的磁通通过区域S10被屏蔽构件401的底面覆盖。电路基板72的平面状地延伸的磁通通过区域S10是在沿电路基板72的长边方向延伸的成对的第二A电气路径82a与第二B电气路径82b之间形成的区域。
另外,通过屏蔽构件401的底部及壁部,抑制了磁通通过沿电路基板72的垂直方向延伸的磁通通过区域S10。沿电路基板72的垂直方向延伸的磁通通过区域S10例如是由沿电路基板72的短边方向延伸的第二电气路径82、收容壳体42a以及电源端子71包围的区域。
由此,能够抑制在第二电气路径82中产生感应电动势,并且提高响应信号的检测精度。
另外,由于电路基板72与屏蔽构件401抵接,因此,能够经由屏蔽构件401散热。另外,屏蔽构件401形成为笼状,其开口部配置在收容壳体42a侧。因此,屏蔽构件401不会妨碍防爆阀301的开口。另外,由于在屏蔽构件401的壁部中设置有多个贯通孔,因此,能够使经由防爆阀301排出的气体从屏蔽构件401的壁部逃逸。
另外,由于在屏蔽构件401的底部设置有多个贯通孔,因此,能够抑制静电容量在第一电气路径81与屏蔽构件401之间以及第二电气路径82与屏蔽构件401之间增加。
(第九实施方式)
也可以如下所述地改变第四实施方式~第八实施方式中的任一个的电池测定装置50。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第九实施方式中,作为基本结构,以第四实施方式的结构为例进行说明。
如图17所示,第四实施方式的电路基板72的长边方向(电池单元42的短边方向)上的端部被弯曲形成。在第四实施方式中,将电路基板72中的与电池单元42的上表面相对且配置在电池单元42的电源端子71之间的部分设为第一基板72a,将弯折的端部设为第二基板72b。但是,本实施方式中的90度弯曲是例示的,也可以以任意的角度弯曲。
另外,在本实施方式中,电路基板72可以构成为由FPC构成而弯曲形成,或者也可以分别设置第一基板72a和第二基板72b并通过连接器或FPC等对电气路径进行连接。另外,在对FPC进行弯曲形成的情况下,第一基板72a、第二基板72b不是物理上被分割的不同基板,而是同一基板,但是为了便于说明,设为第一基板72a、第二基板72b。
被弯折的第二基板72b配置成相对于第一基板72a的平面垂直,并且相对于电池单元42的侧面相对。因此,配置于电路基板72的端部的第二电气路径82或ASIC部50a不会与第一电气路径81或电流调制电路56等处于同一平面上。而且,在上述ASIC部50a与第一电气路径81等不处于同一平面上情况下,第二基板72b的电气路径或ASIC部50a以与第一电气路径81和第二电气路径82处于同一平面上的情况不同的形式,受到基于交流信号的磁通密度矢量的影响。
因此,以对第二基板72b的周边进行包围的方式设置有作为屏蔽构件的筒状部501。具体地,筒状部501由金属制、树脂制或碳制等导体设置成四棱筒状,在筒状部501的内部收容有第二基板72b。由此,能够抑制基于交流信号的磁通密度矢量的影响,也能够降低外部磁场等对ASIC部50a的影响,能够提高复阻抗的计算精度。
另外,通过将第二基板72b弯折成与第一基板72a的平面垂直,与设置在同一平面的情况相比,能够缩短长边方向的距离。另外,通过将第二基板72b配置成与电池单元42的侧面相对,能够实现小型化。
另外,如图17的(b)所示,筒状部501的上部(电源端子71一侧)为开放端,另一方面,在下部(电池单元42的底面侧)形成有底部502。在该底部502中设置有沿上下方向贯穿的贯通孔502a,筒状部501构成为使空气沿上下方向流动。由此,能够理想地进行第二基板72b的排热。
另外,在本实施方式中,筒状部501和电池单元42的收容壳体42a分体地构成,但是也可以使它们的一部分共用。例如,也可以将筒状部501的收容壳体42a的侧面共用为收容壳体42a的筒状部501的侧面。另外,不限于电池单元42的收容壳体42a,也可以将电池组40的收容壳体(电源壳体)的一部分与筒状部501的一部分共用。由此,能够小型化。
(第十实施方式)
接着,也可以如下所述地改变第一实施方式~第九实施方式中的任一个的电池测定装置50。另外,以下,在各实施方式中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在该第十实施方式中,作为基本结构,以第一实施方式的结构为例进行说明。第十实施方式的电池测定装置50实施所谓的两相位锁定检测。
如图18所示,在电池测定装置50的ASIC部50a中设置有用于对电池单元42的端子之间的直流电压进行测定的差动放大器151。差动放大器151构成为与直流电压输入端子57的正极侧端子57a及负极侧端子57b连接,并且对直流电压进行测定并输出。
此外,在电池测定装置50的ASIC部50a中设置有作为将输出正弦波信号时的电池单元42的电压变动经由响应信号输入端子58输入的放大器的前置放大器152。前置放大器152对经由响应信号输入端子58输入的电压变动进行放大,并且作为响应信号输出。即,响应信号的振幅是与电池单元42的电压相比较微弱的信号,因此,为了提高响应信号的检测精度而设置了前置放大器152。另外,在第十实施方式中,前置放大器152是一级的,但是也可以是多级的。
此外,如图18所示,在电池单元42的正极侧电源端子71a与正极侧的响应信号输入端子58(前置放大器152的正极侧端子侧)之间设置有用于去除直流分量的电容器C1。由此,能够去除电池单元42的电压变动中的直流分量(与内部复阻抗信息无关的部分),能够提高响应信号的检测精度。电池单元42的负极侧电源端子71b也同样地设置有电容器C2。
此外,在ASIC部50a中设置有信号切换部153,上述信号切换部153对从差动放大器151输出的直流电压和从前置放大器152输出的响应信号进行切换。信号切换部153连接有AD转换器154,并且构成为将被切换的信号(模拟信号)转换为数字信号并输出。
AD转换器154构成为与第十实施方式中的作为运算部的信号处理部155连接,并且输入直流电压。此外,AD转换器154构成为与第一乘法器156和第二乘法器157连接,并且分别输入响应信号。
第一乘法器156与后述的振荡电路158连接,并且输入有第一参照信号。第一乘法器156将第一参照信号与响应信号相乘来对与响应信号的实部成比例的值进行计算,并且经由低通滤波器159将与响应信号的实部成比例的值输出到信号处理部155。另外,在图18中,将响应信号的实部表示为Re|Vr|。
第二乘法器157经由移相电路160与振荡电路158连接,并且输入有第二参照信号。第二参照信号是使第一参照信号的相位前进90度(π/2)的信号。相移电路160使从振荡电路158输入的正弦波信号(第一参照信号)的相位前进,并且作为第二参照信号输出。
第二乘法器157将第二参照信号与响应信号相乘来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算,并且经由低通滤波器161将与响应信号的虚部成比例的值输出到信号处理部155。另外,在图18中,将响应信号的虚部表示为Im|Vr|。
振荡电路158是输出所设定的正弦波信号的电路,并且作为波形指示部起作用。如上所述,振荡电路158将正弦波信号作为第一参照信号输出到第一乘法器156和移相电路160。此外,振荡电路158经由DA转换器162与指示信号输出端子59a连接,并且将正弦波信号作为指示信号输出。
反馈信号输入端子59b与AD转换器163连接并经由该AD转换器163与信号处理部155连接。信号处理部155经由AD转换器163从反馈信号输入端子59b输入反馈信号(检测信号)。
此外,AD转换器163构成为与第三乘法器164和第四乘法器165连接,并且分别输入反馈信号(检测信号)。振荡电路158与第三乘法器164连接,第三乘法器164输入有第一参照信号。第三乘法器164将第一参照信号与反馈信号相乘来对与反馈信号的实部成比例的值进行计算,并且经由低通滤波器166将与反馈信号的实部成比例的值输出到信号处理部155。另外,在图18中,将反馈信号的实部表示为Re|Vf|。
第四乘法器165经由移相电路160与振荡电路158连接,并且输入有第二参照信号。第四乘法器165将第二参照信号与反馈信号相乘来对与反馈信号的虚部成比例的值进行计算,并且经由低通滤波器167将与反馈信号的虚部成比例的值输出到信号处理部155。另外,在图18中,将反馈信号的虚部表示为Im|Vf|。即,进行反馈信号的锁定检测。
信号处理部155输入与响应信号的实部成比例的值和与响应信号的虚部成比例的值,并且基于上述值来对复阻抗的实部和虚部进行计算。此时,信号处理部155使用所输入的反馈信号的实部和虚部并考虑实际流过的信号的振幅和参照信号的相位偏差来对复阻抗的实部和虚部进行计算(修正)。
此外,信号处理部155对复阻抗的绝对值和相位进行计算。详细地进行说明,由于能够通过两相位锁定检测得知响应信号的实部和虚部,因此,若将响应信号的相位设为θv,则在复平面的极坐标表示中能够表示为|Vr|ejθv。同样地,电流能够表示为|I|ejθi。由此,若将复阻抗的极坐标表示设为|Z|ejθz,则能够根据V=ZI表示为数学式(2)。即,“j”是满足j2=-1的虚数单位。
[数学式2]
因此,能够根据|Z|=|Vr|/|I|求出复阻抗的绝对值,并且根据θv-θi求出相位。然后,信号处理部155经由通信部54向ECU 60输出计算结果。另外,在图18中,将复阻抗的绝对值表示为|Z|,将其相位表示为arg(Z)。
接着,基于图19对第十实施方式中的复阻抗计算处理进行说明。通过电池测定装置50每隔规定周期执行复阻抗计算处理。
在复阻抗计算处理中,振荡电路158首先设定复阻抗的测定频率(步骤S201)。测定频率从预先确定的测定范围内的频率中设定。在第十实施方式中,测定频率例如由信号处理部155确定。
接着,信号切换部153进行切换,以输出来自前置放大器152的响应信号(步骤S202)。切换的指示例如由信号处理部155进行。
接着,振荡电路158基于测定频率来确定正弦波信号(规定的交流信号)的频率,并且经由DA转换器162从指示信号输出端子59a向电流调制电路56输出对正弦波信号的输出进行指示的指示信号(步骤S203)。另外,指示信号的输出指示例如由信号处理部155进行。当通过DA转换器162转换为模拟信号时,考虑电池单元42的电压,设定适当的偏移值(直流偏置)并转换。偏移值(直流偏置)的设定例如由信号处理部155进行。期望偏移值(直流偏置)的设定基于电池单元42的直流电压来进行。另外,只要电池单元42的直流电压由差动放大器151来测定即可。
电流调制电路56基于指示信号,将电池单元42作为电源来使正弦波信号(交流信号I)输出(步骤S204)。由此,从电池单元42输出正弦波信号(交流信号I)。
在从电池单元42输出正弦波信号时,在电池单元42的端子之间产生反映了电池单元42的内部复阻抗信息的电压变动。前置放大器152经由响应信号输入端子58输入该电压变动,并且作为响应信号输出(步骤S205)。
另外,当输入到响应信号输入端子58时,电压变动的直流分量被电容器C1、C2去除,仅电压变动的特征部分被取出。此外,前置放大器152对直流分量被去除的微弱的电压变动进行放大,并且作为响应信号输出。此时,AD转换器154将经由信号切换部153输入的响应信号转换为数字信号并输出。期望基于电池单元42的直流电压来对由电容器C1、C2去除的直流分量的大小进行调节。同样地,期望基于电池单元42的直流电压来对电压变动被放大的程度进行调节。
第一乘法器156将从振荡电路158输入的正弦波信号设为第一参照信号,并与从AD转换器154输入的响应信号相乘,来对与响应信号的实部成比例的值进行计算(步骤S206)。同样地,第二乘法器157将从移相电路160输入的第二参照信号与响应信号相乘,来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。
上述值经由低通滤波器159和低通滤波器161输入到信号处理部155。另外,当经过低通滤波器159和低通滤波器161时,直流分量(DC分量)以外的信号衰减并被去除。
信号处理部155从反馈信号输入端子59b输入反馈信号(检测信号)(步骤S207)。详细地,输入锁定检测出的反馈信号的实部和虚部。
信号处理部155基于反馈信号和从低通滤波器159、161输入的信号(实部和虚部的比例值)来对复阻抗的实部、虚部、绝对值和相位中的全部或任一个进行计算(步骤S208)。反馈信号用于对实际从电池单元42流出的电流(即,反馈信号)与同参照信号成比例的值之间的振幅或相位的偏差进行修正。
之后,信号处理部155经由通信部54将计算结果输出到ECU 60(步骤S209)。然后,结束计算处理。
重复执行该计算处理,直到计算出针对测定范围内的多个频率的复阻抗为止。ECU60基于计算结果来制作复阻抗平面图(科尔-科尔图),从而把握电极和电解质等的特性。例如,把握蓄电状态(SOC)、劣化状态(SOH)。
另外,不一定必须制作科尔-科尔图整体,也可以着眼于其一部分。例如,也可以在行驶时,以一定的时间间隔对特定频率的复阻抗进行测定,并且基于该特定频率的复阻抗的时间变化来把握SOC、SOH和电池温度等在行驶时的变化。或者,也可以以每隔一天、每隔一周或每隔一年的时间间隔对特定频率的复阻抗进行测定,并且基于该特定频率的复阻抗的时间变化来把握SOH等的变化。
在第十实施方式的电池测定装置50中,具有以下的效果。
信号处理部155基于将从响应信号输入端子58输入的响应信号与第一参照信号相乘而得到的值来对与响应信号的实部成比例的值进行计算。此外,信号处理部155将使正弦波信号的相位移位后的信号设为第二参照信号,并且基于响应信号与第二参照信号相乘而得到的值来对与响应信号的虚部成比例的值进行计算。然后,基于上述值来计算复阻抗。这样,通过进行所谓的锁定检测,能够从响应信号仅抽出与振荡电路158所指示的正弦波信号的频率相同的频率分量。因此,针对白噪声、粉色噪声的抗性变强,能够高精度地计算复阻抗。特别地在用于车辆的情况下,由于噪声较多,因此,能够理想地计算复阻抗。此外,由于针对噪声的抗性变强,因此,能够使从电池单元42输出的电流(正弦波信号)变小。因此,能够对消耗电力、电池单元42、半导体开关元件56a的温度上升进行抑制。
此外,信号处理部155通过电流调制电路56输入对实际从电池单元42流出的电流进行检测的反馈信号(检测信号),并且对与参照信号成比例的值的振幅和相位的偏差进行修正。由此,能够提高复阻抗的计算精度。
此外,由于对振幅和相位的偏差进行修正,因此,即使在将指示信号转换为模拟信号时产生误差,也能够通过由反馈信号实现的修正来抑制该误差。因此,不需要在电流调制电路56与DA转换器162之间设置滤波电路等,能够实现小型化。
(其他实施方式)
·在上述实施方式中,针对每个电池模块41设置了电池测定装置50,但是例如也可以针对每个电池单元42、每个电池组40设置电池测定装置50。另外,在针对多个电池单元42中的每一个设置电池测定装置50的情况下,也可以使电池测定装置50的功能的一部分共用化。
例如,如图20所示,也可以使稳定化电源供给部601、通信部54、差动放大器151、前置放大器152、信号切换部153、AD转换器154、163、信号处理部155、乘法器156、157、164、165、低通滤波器159、161、166、167、振荡电路158、移相电路160、DA转换器162、反馈电路56d、电流检测放大器56c等共用化。
在这种情况下,只要构成为能够通过多路复用器602~604这样的多路复用装置对直流电压、响应信号、指示信号等各种信号进行信号的切换即可。此外,在这种情况下,负电极的电位针对每个电池单元42有可能不同。因此,传递各电池单元42的信息时利用的各电信号的基准电位有可能不同。因此,需要设置考虑基准电位的差来向信号处理部155输入各电信号的功能来进行运算。作为不同基准电位之间的信号传递方式,存在使用电容器、变压器、电波、光的方法。
·在上述实施方式中,滤波部55也可以不必仅由元件构成。例如,也可以通过配线、连接器接触部、印刷基板的图案配线、实心图案(日文:ベタパターン)之间构成、或者由上述结构与元件混合地构成。
·在上述实施方式中,也可以在电流调制电路56与输入输出部52(或DA转换器162)之间设置滤波电路。由此,能够对将指示信号转换为模拟信号时的误差进行抑制。
·在上述实施方式中,也可以没有反馈电路56d。此外,也可以不通过电流检测放大器56c来检测流过电阻56b的电流。此外,微机部53、信号处理部155也可以不输入反馈信号。
·在上述实施方式中,对直流电压进行检测,但是也可以不检测。另外,在上述实施方式中,也可以不设置信号切换部153。另外,在上述实施方式中,反馈信号也可以设为由信号切换部153切换的对象。由此,能够使AD转换器154、163共用化。
·也可以将上述实施方式的电池测定装置50用于作为车辆的HEV、EV、PHV、辅助设备电池、电动飞机、电动摩托车、电动船舶。另外,在上述实施方式中,电池单元42也可以并联连接。
·在上述第十实施方式中,为了防止AD转换时的混叠,也可以将滤波电路设置于前置放大器152的前后或AD转换器154的近前。
·在上述实施方式中,也可以以电池模块41为单位来测定状态。此时,在针对每个电池模块41设置通信部54的情况下,从各通信部54向ECU60的通信有可能是具有不同电位基准的绝缘通信。例如,有时使用绝缘变压器、电容器进行绝缘通信。另外,也可以以电池组40为单位来测定状态。
·在上述实施方式中,从电池单元42输出的电流信号(交流信号I)不限于正弦波信号。例如,只要是交流信号即可,也可以是矩形波、三角波等信号。
·在上述实施方式中,ECU 60也可以由多个ECU构成。例如,可以针对每个功能设置多个ECU,此外,也可以针对每个控制对象设置多个ECU。例如,也可以分成电池用ECU和逆变器控制用ECU。
·在上述实施方式中,在进行锁定检测的情况下,将振荡电路158所指示的正弦波信号设为参照信号(第一参照信号),但是也可以将检测信号(反馈信号)设为参照信号。此外,在进行两相位锁定检测的情况下,使检测信号(反馈信号)的相位偏移而设为第二参照信号即可。
·在上述实施方式中,电池单元42(电池模块41、电池组40)也可以在基于指示来输出正弦波信号时(响应信号的输出时),用作周边电路的电源。相反地,电池单元42(电池模块41、电池组40)也可以构成为在基于指示来输出正弦波信号时(响应信号的输出时),不用作周边电路的电源。
·在上述实施方式中,在将电气路径配线于电路基板72的不同层的情况下,期望错开地配线。由此,能够降低寄生电容。
·在上述实施方式中,使交流信号从电池单元42输出,但是也可以从外部电源向电池单元42输入交流信号而施加外部干扰。此时,为了不因交流信号的输入而使电池单元42的蓄电状态(SOC等)发生变化,也可以输入使充电电荷量和放电电荷量相等的交流信号。另外,也可以使充电电荷量与放电电荷量存在差异而将电池单元42的蓄电状态调节成期望的值。在车辆用的电池测定装置50的情况下,外部电源可以是车载的,也可以是车外的装置。
例如,如图21的(a)所示,也可以在电池测定装置50中包括交流恒定电流源701,向电池单元42输入交流恒定电流作为交流信号。然后,电池测定装置50的运算部702经由电压计703输入响应信号并基于交流信号和响应信号来计算阻抗即可。
在这种情况下,如图21的(b)所示,将电池单元42与交流恒定电流源701之间连接的电气路径相当于第一电气路径81,将电池单元42与电压计703之间连接的电气路径相当于第二电气路径82。而且,在该另一例中,如图21的(b)所示,只要与上述实施方式同样地进行第二电气路径82的配线即可。
另外,例如,如图22的(a)所示,也可以在电池测定装置50中包括交流恒定电压源711,向电池单元42输入交流恒定电压作为交流信号。然后,电池测定装置50的运算部712经由电流计713a和电流传感器713b输入响应信号(电流变动)并基于交流信号和响应信号来计算阻抗即可。
在这种情况下,如图22的(b)所示,设置有电流传感器713b的电压施加线791相当于第一电气路径81,将电池单元42与交流恒定电压源711之间连接的电压感测线792相当于第二电气路径82。并且,在该另一例中,如图22的(b)所示,只要与上述实施方式同样地进行电压感测线792的(第二电气路径82)的配线即可。另外,也可以用相同的磁屏蔽件对电压施加线791和电压感测线792的全部或一部分进行覆盖。
·在上述实施方式中,也可以任意地改变电池单元42的形状。例如,如图23所示,也可以在构成为圆柱形状且在上表面及下表面设置有电源端子721、722的蓄电池720中采用。在这种情况下,如图23所示,将第二电气路径82的分支点Br21设定于蓄电池720的外周面并从分支点Br21沿着蓄电池720配线即可。如图24所示,也可以同样地在层压侧的电池单元42中采用。
·在上述实施方式中,在各电池单元42中,也可以在电源端子71的设置面上设置围绕电源端子71的周围的磁屏蔽件。设置于电池单元42的电源端子71的设置面的磁屏蔽件在电池单元42的长边方向内侧(即,配置电路基板72的一侧)以外的部分中,以包围电源端子71的方式设置为壁状即可。另外,为了不与母线73干涉,该磁屏蔽件的高度期望为电源端子71的高度以下。另外,也可以在电路基板72上设置围绕电源端子71的周围的磁屏蔽件。设置于电路基板72的磁屏蔽件以从电池单元42的长边方向内侧包围电源端子71的方式设置即可。
·在上述实施方式中,也可以利用树脂模制件等固定构件对电气路径81、82进行固定。通过固定,能够抑制磁通通过区域S10的大小改变。另外,能够抑制电气路径81、82的相对位置变化。因此,能够抑制感应电动势的变化。
·在上述第二实施方式中,在分为第一磁通通过区域S11和第二磁通通过区域S12的情况下,也可以在第一磁通通过区域S11和第二磁通通过区域S12中的任一个中配置导磁率与空气不同的构件,从而以使通过的磁通的差变小的方式进行调节。
·在上述第二实施方式中,也可以将磁通通过区域S10分为三个以上。在这种情况下,使第二电气路径82多次交叉。
·在上述实施方式中,期望在第一电气路径81的配置为自由的情况下,以感应电动势处于电动势容许值范围内的方式来设定第一电气路径81与磁通通过区域S10的相对位置。
·在上述第一实施方式~第三实施方式中,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b也可以构成为进行搓捻(twist)直至分支为止。由此,感应电动势相互抵消,能够抑制感应电动势。
·在上述第六实施方式中,如图25所示,也可以设置对电路基板72的上表面(与收容壳体42a相对的下表面相反一侧的面)进行覆盖的磁屏蔽件750。
·在上述第九实施方式中,也可以包括对多个电池单元42进行收容的电池壳体。而且,也可以使筒状部501与电池壳体的端部一体化。另外,在电池单元42的数量较多的情况下,也可以在层叠的电池单元42之间配置筒状部501。
·在上述实施方式中,电池测定装置50也可以对车载的电池组40以外的蓄电池的状态进行测定。
·在上述第四实施方式中,电路基板72也可以任意地弯折。
·在上述第九实施方式中,也可以在筒状部501的底部502以外的任意部位形成贯通孔。例如,也可以是筒状部501的侧面。另外,也可以在筒状部501与收容壳体42a之间设置间隙。由此,能够提高冷却性能。另外,也可以利用形成有贯通孔的磁屏蔽件对筒状部501的开口部进行覆盖。由此,能够抑制噪声的影响。
·在上述实施方式中,作为对特定频率的复阻抗的振幅、相位等进行测定、计算的方法,不限于锁定检测,也可以利用外差检测、傅立叶转换等。
·在上述实施方式中,微机部53等运算部不需要对复阻抗的绝对值及相位差进行计算,也可基于响应信号及电流信号来计算与复阻抗相关的信息,并输出到ECU 60等外部装置。另外,与复阻抗相关的信息例如是为了对复阻抗的绝对值或相位差等进行计算所需的中途经过信息(例如,仅电流和电压的实部、虚部)。而且,也可以使外部装置计算出最终结果、即复阻抗的绝对值及相位差等。
·在上述第二实施方式中,也可以将分支点Br2的位置在电池单元42的长边方向和短边方向上配置在电源端子71之间,在突出方向上配置在电源端子71的前端位置与收容壳体42a之间。
·在上述第八实施方式中,如图26所示,也可以在屏蔽构件401的底部(设置有电路基板72的部分)设置对防爆阀301的正上方进行覆盖的防护板410。由此,即使防爆阀301开口而使气体喷出,也能够通过防护板410可靠地防止电路基板72被损伤。屏蔽构件401的侧面也可以由除了连接有气体管的部位以外没有孔的侧壁411构成。而且,在与未图示的气体管对应的位置处在侧壁411中设置贯通孔412即可。由此,能够将从防爆阀301喷出的气体经由贯通孔412引导至气体管。
·在上述实施方式中,收容壳体42a也可以与负极侧电源端子71b连接。在这种情况下,负极侧电源端子71b也可以不突出形成。而且,作为负极侧检测线的第二B电气路径82b也可以从分支点Br1、Br2、Br3、Br21朝向收容壳体42a配线,并与收容壳体42a连接。具体地,如图37所示,也可以从分支点Br1、Br2、Br3、Br21直线状地朝向收容壳体42a配线。在这种情况下,正极侧电源端子71a与收容壳体42a绝缘。
此时,磁通通过区域S10被设定为使得基于流过第一电气路径81的交流信号而在第二电气路径82中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内,这一点是自不必言的。并且,只要满足该条件即可,能够将分支点Br1、Br2、Br3、Br21设定于任意的部位。
·在上述实施方式中,针对第二电气路径82的分支点Br1,只要磁通通过区域S10被设定为使得基于流过第一电气路径81的交流信号而在第二电气路径82中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内即可,可以任意地改变区域的大小和形状。
例如,在第一实施方式中,第二电气路径82的分支点Br1也可以在电源端子71的突出方向上配置在比正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置更靠收容壳体42a的相反侧的位置。即,分支点Br1也可以比正极侧电源端子71a及负极侧电源端子71b的前端位置更远离收容壳体42a。
另外,第二电气路径82的分支点Br1也可以不在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b的相对方向(图5的左右方向)上配置在正极侧电源端子71a与负极侧电源端子71b之间。即,也可以在左右方向上配置于电池单元42的(收容壳体42a)的外侧。同样地,第二电气路径82的分支点Br1也可以在收容壳体42a的厚度方向(短边方向)上配置于电池单元42的(收容壳体42a)的外侧。
·在上述实施方式中,磁通通过区域S10为被第二电气路径82、电源端子71及收容壳体42a包围的区域,但是相当于被第二电气路径82和电池单元42包围的区域。磁通通过区域S10也可以是由电池单元42的正极、负极、收容在收容壳体42a中的电极组以及第二电气路径82包围的区域。
·在上述实施方式中,只要电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差被设定为处于±1mΩ的范围内即可,可以任意地改变磁通通过区域S10的大小和形状。
在此,对更期望的范围进行说明。图27示出了电池单元42的电池容量(Ah)与所需的阻抗值测定精度之间的关系。所需的阻抗值测定精度是指求出过零点所需的精度。另外,如图27的(a)~图27的(d)所示,可知所需的阻抗值测定精度根据电池单元42的电池温度(℃)而变化。因此,根据图27,在电池容量为25Ah~800Ah且电池温度为-10℃~65℃的情况下,只要电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差被设定为处于±170μΩ的范围内即可,可以任意地改变磁通通过区域S10的大小。
此外,所谓电池单元42的实际的复阻抗是指,在磁通通过区域S10取零或无限接近零的值时计算出的值、或者通过利用规定的数学式对基于磁通通过区域S10产生的误差(基于配线形状的感应电动势的影响)进行定量化并修正而得到的值。另外,也可以利用四端子法或四端子对法。另外,所谓复阻抗的误差是指复阻抗的绝对值、实部和虚部中的任一个的误差。
(变形例1)
接着,对改变了上述实施方式的结构的一部分的变形例1进行说明。另外,以下,在各实施方式和变形例中,对彼此相同或等同的部分标注相同的符号,并且对于相同符号的部分引用其说明。另外,在本变形例中,作为基本结构,以第一实施方式的结构为例进行说明。
在变形例1的电源***中,与第一实施方式同样地,包括:作为旋转电机的电动机20;作为针对电动机20流过三相电流的电力转换器的逆变器30;能充放电的电池组140;对电池组140的状态进行测定的电池测定装置50;以及对电动机20等进行控制的ECU 60。
如图28所示,变形例1中的电池组140通过多个电池单元142串联连接而构成。如图28的(a)所示,电池单元142、更详细地其收容壳体142a形成为细长的圆筒形状。电池单元142在长边方向(轴向)的一个端部(图28中的上表面)设置有正极侧电源端子171a,在另一个端部(图28中的下表面)设置有负极侧电源端子171b。即,本实施方式的电池单元142如镍氢电池或镍镉电池那样,将通过将电极组142b卷起而构成的圆柱状的卷绕体等收容在收容壳体142a中而构成。正极侧电源端子171a从收容壳体142a沿轴向突出。
而且,如图28的(b)所示,各电池单元142以排列成一列或多列的方式配置。在该变形例1中,排列成两列。此时,在相邻的前后的列中,以正极侧电源端子171a和负极侧电源端子171b彼此不同的方式配置。此外,在图28的(b)中,第一列(里侧的电池单元142具有四个列)的正极侧电源端子171a在图中配置于上方,第二列(近前侧的电池单元142具有三个列)的正极侧电源端子171a在图中配置于下方。
此外,在图28的(b)中,以长边方向(轴向)成为上下方向的方式纵向放置,但是配置方法是任意的,也可以以水平面与长边方向平行的方式水平放置。
而且,如图28的(b)所示,电池单元142的正极侧电源端子171a经由母线173与相邻的列的电池单元142的负极侧电源端子171b连接,以使各电池单元142串联连接。而且,电池单元142的负极侧电源端子171b经由母线173与相邻的列的电池单元142的正极侧电源端子171a连接。母线173由导电性的材料构成,形成为具有相邻的电源端子171能到达的程度的长度的薄板状。
而且,与上述实施方式同样地,各电池单元142成为电池测定装置50的测定对象。即,各电池单元142的正极侧电源端子171a与作为ASIC部50a的正极侧检测线的第二A电气路径82a连接,负极侧电源端子171b与作为ASIC部50a的负极侧检测线的第二B电气路径82b连接。另外,各电池单元142的正极侧电源端子171a及负极侧电源端子171b分别与第一电气路径81连接。更详细地,各电池单元142的正极侧电源端子171a与第一电气路径81中的作为正极侧调制线的第一A电气路径81a连接,负极侧电源端子171b与第一电气路径81中的作为负极侧调制线的第一B电气路径81b连接。此外,第一电气路径81与电流调制电路56连接。
另外,如图28所示,电池单元142在结构上需要分开设置正极和负极(即,正极侧电源端子171a和负极侧电源端子171b)。因此,与第一实施方式同样地,需要使第二A电气路径82a和第二B电气路径82b在中途分支。因此,在该变形例1中,也形成有由电池单元142和第二电气路径82包围的磁通通过区域S110。更详细地,形成有由收容壳体142a、第二电气路径82、正极侧电源端子171a及负极侧电源端子171b包围的磁通通过区域S110。
此时,在如图29所示那样进行配线时,磁通通过区域S110变大,由于与第一实施方式相同的理由,阻抗的测定误差有可能会变大。因此,在该变形例1中,也期望尽量减小该磁通通过区域S110的大小。更详细地,期望磁通通过区域S110的大小被设定为使得电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ的范围内。在该变形例1中,在电池容量为25Ah~800Ah且电池温度为-10℃~65℃的情况下,为了计算过零点,磁通通过区域S110的大小被设定为使得电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±170μΩ的范围内。
此外,所谓电池单元142实际的复阻抗是指,在磁通通过区域S110取零或无限接近零的值时计算出的值、或者通过利用规定的数学式对基于磁通通过区域S110产生的误差(基于配线形状对感应电动势的影响)进行定量化并修正而得到的值。另外,也可以利用四端子法或四端子对法。另外,所谓复阻抗的误差是指复阻抗的绝对值、实部和虚部中的任一个的误差。
另外,在变形例1中,磁通通过区域S110的大小也被设定为使得基于流过第一电气路径81的交流信号I而在第二电气路径82中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内。即,磁通通过区域S110的大小和第一电气路径81与磁通通过区域S110的相对位置被设定为使得感应电动势处于电动势容许值范围内。
此时,在该变形例1中,如图30所示那样进行配线。如图30所示,与ASIC部50a连接的第二A电气路径82a和第二B电气路径82b沿着彼此配线至预先确定的分支点Br11。即,以尽量没有间隙的方式将第二A电气路径82a和第二B电气路径82b平行地配线。此外,只要第二A电气路径82a和第二B电气路径82b沿着进行配线即可,无论怎样配线都可以。另外,从ASIC部50a到分支点Br11为止,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b也可以彼此捻合一次或多次地配线。
分支点Br11的位置在电池单元42的长边方向上配置在比正极侧电源端子171a的前端更靠外侧的位置。而且,第二A电气路径82a从该分支点Br11朝向正极侧电源端子171a配线,另一方面,第二B电气路径82b从该分支点Br11朝向负极侧电源端子171b配线。
更详细地,第二A电气路径82a从该分支点Br11在长边方向上直线状地延伸至正极侧电源端子171a的正上方,并从此处以沿长边方向向正极侧电源端子171a延伸的方式弯曲。
另一方面,第二B电气路径82b形成为从分支点Br11沿着收容壳体142a的外周面沿长边方向延伸,在电池单元42的端部(负极侧电源端子171b侧的端部)弯曲,并与负极侧电源端子171b连接。期望该第二B电气路径82b以与收容壳体142a抵接的方式进行配线。此外,第二B电气路径82b与收容壳体142a绝缘,这一点是自不必言的。
另外,与电流调制电路56连接的第一A电气路径81a和第一B电气路径81b沿着彼此配线至作为预先确定的调制线分支点的分支点Br12。即,以尽量没有间隙的方式将第一A电气路径81a和第一B电气路径81b平行地配线。此外,只要第一A电气路径81a和第一B电气路径81b沿着进行配线即可,无论怎样配线都可以。
分支点Br12的位置在电池单元142的长边方向上配置在比负极侧电源端子171b(电池单元42的负极侧电源端子171b侧的端部)更靠外侧的位置。而且,第一A电气路径81a从该分支点Br12朝向正极侧电源端子171a配线,另一方面,第一B电气路径81b从该分支点Br12朝向负极侧电源端子171b配线。
更详细地,第一A电气路径81a形成为从分支点Br12沿着收容壳体142a的外周面沿长边方向延伸,在电池单元142的端部弯曲,并与正极侧电源端子171a连接。此外,第一A电气路径81a与收容壳体142a绝缘,这一点是自不必言的。第一B电气路径81b以从分支点Br12沿长边方向向负极侧电源端子171b延伸的方式弯曲。
另外,第一电气路径81和第二电气路径82的配线被固定。即,磁通通过区域S110的大小和第一电气路径81与磁通通过区域S10的相对位置被设定(固定)为使得电池单元42实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ(更期望为±170μΩ)的范围内。
此外,在该变形例1中,只要分支点Br11与正极侧电源端子171a的前端之间的距离被设定为使得电池单元142的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ(更期望为±170μΩ)的范围内即可,能够任意地设定。
另外,只要分支点Br12与负极侧电源端子171b之间的距离被设定为使得电池单元142的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ(更期望为±170μΩ)的范围内即可,能够任意地设定。
根据该变形例1,能够具有以下的效果。
将磁通通过区域S110的大小设定为使得电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ的范围内。在该变形例1中,在将电池容量设定在25Ah~800Ah范围内且电池温度为-10℃~65℃的情况下,磁通通过区域S110的大小被设定为使得电池单元42的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±170μΩ的范围内。由此,能够抑制复阻抗的测定误差。
另外,将第二电气路径82的分支点Br11在长边方向上配置在比正极侧电源端子171a的前端更靠外侧的位置。然后,将第二A电气路径82a从该分支点Br11朝向正极侧电源端子171a配线,另一方面,将第二B电气路径82b从该分支点Br11朝向负极侧电源端子171b配线。更详细地,将第二A电气路径82a从分支点Br11在长边方向上直线状地延伸至正极侧电源端子171a的正上方,并从此处以沿长边方向向正极侧电源端子171a延伸的方式弯曲。另一方面,第二B电气路径82b形成为从分支点Br11沿着收容壳体142a的外周面沿长边方向延伸,在电池单元42的端部(负极侧电源端子171b侧的端部)弯曲,并与负极侧电源端子171b连接。由此,能够容易地如上所述地设定磁通通过区域S110的大小。
另外,第一电气路径81的分支点Br12的位置在电池单元142的长边方向上配置在比负极侧电源端子171b(电池单元42的负极侧电源端子171b侧的端部)更靠外侧的位置。即,配置于分支点Br11的相反侧。由此,能够延长流过交流信号I的调制线与磁通通过区域S110的距离。由此,能够降低感应电动势,并且抑制测定误差。
另外,从ASIC部50a到分支点Br11为止,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b以尽量没有间隙的方式沿着彼此配线。由此,能够抑制复阻抗的测定误差。另外,从ASIC部50a到分支点Br11为止,通过将第二A电气路径82a和第二B电气路径82b捻合一次或多次,能够进一步降低误差。
(变形例2)
如图31所示,也可以如下所述地改变上述变形例1的结构的一部分。即,如图31的虚线所示,第二B电气路径82b形成为从分支点Br11通过收容壳体142a的内侧,并从收容壳体142a的端部沿长边方向延伸至端部。然后,第二B电气路径82b在电池单元142的端部(负极侧电源端子171b侧的端部)弯曲,并与负极侧电源端子171b连接。此外,第二B电气路径82b被绝缘覆膜等覆盖,并与收容壳体142a等绝缘,这一点是自不必言的。
同样地,如图31的虚线所示,第一A电气路径81a形成为从分支点Br12通过收容壳体142a的内侧,并从收容壳体142a的端部沿长边方向延伸至端部。然后,第一A电气路径81a在电池单元142的端部(正极侧电源端子171a侧的端部)弯曲,并与正极侧电源端子171a连接。另外,第一A电气路径81a被绝缘覆膜等覆盖,并与收容壳体142a等绝缘,这一点是自不必言的。
由此,能够容易地减小由电池单元142和第二电气路径82包围的磁通通过区域S110。另外,由于将配线的一部分配线于收容壳体142a的内部,因此,能够抑制配线成为阻碍。
(变形例3)
如图32~图35所示,也可以如下所述地改变上述变形例1的结构的一部分。即,在电池组140的长边方向两端分别配置有电路基板801、802。如图32所示,电路基板801以与电池单元142的上表面接触的方式配置。详细地,电路基板801以配置于里侧的第一列(四个列)的电池单元142的正极侧电源端子171a与电路基板801接触的方式配置。而且,如图33的(a)、图34的(a)所示,第一列的电池单元142的正极侧电源端子171a与配线于电路基板801的第二A电气路径82a连接。另外,图34的(a)是表示电路基板801的一部分的俯视图,图34的(b)是表示第一列的电池单元142的一部分的侧视图。
另外,如图33的(b)所示,收容壳体142a形成为其外缘在电池单元142的正极侧电源端子171a侧的端部处沿长边方向(即,正极侧电源端子171a的突出方向)突出。即,如图33的(a)所示,在收容壳体142a中,以包围正极侧电源端子171a的方式形成有圆环状的突出部803。即,在长边方向上,作为收容壳体142a的正极侧电源端子171a侧的端部的突出部803形成为处于与正极侧电源端子171a的前端相同程度的位置(高度)。另外,收容壳体142a和正极侧电源端子171a由绝缘构件绝缘。该突出部803形成为与正极侧电源端子171a相同程度地突出,并与电路基板801接触。
而且,收容壳体142a与负极侧电源端子171b连接(在该变形例中为一体化)。如图33的(b)、图34的(b)所示,突出部803与电路基板801接触,并且配线于电路基板801的第二B电气路径82b经由突出部803及收容壳体142a与负极侧电源端子171b连接。
另外,电路基板801以与配置于近前侧的第二列(三个列)的电池单元142的长边方向上的上表面侧接触的方式配置。此时,第一列的电池单元142的负极侧电源端子171b与电路基板801接触。
另一方面,如图32所示,电路基板802以与电池单元142的下表面接触的方式配置。该电路基板802的结构与电路基板801相同,因此省略详细的说明。另外,图34的(c)是表示第二列的电池单元142的侧视图,图34的(d)是表示电路基板802的一部分的俯视图。
在该电路基板801、802中配置有未图示的ASIC部50a,从ASIC部50a到分支点Br11为止,如图33的(a)、图34的(a)、图34的(d)所示,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b沿着彼此配线。即,第二A电气路径82a和第二B电气路径82b以尽量没有间隙的方式平行地配线。另外,从ASIC部50a到分支点Br11为止,也可以以使第二A电气路径82a和第二B电气路径82b彼此交叉并捻合一次或多次的方式进行配线。
然后,在突出部803的正上方,第二B电气路径82b与突出部803连接,由此完成配线。另一方面,第二A电气路径82a保持原样前进,并在正极侧电源端子171a的正上方与正极侧电源端子171a连接,由此完成配线。
由此,如图33的(a)、图34的(a)、图34的(d)所示,变形例3中的分支点Br11处于第二B电气路径82b的终端(与突出部803的连接部位)附近。因此,由电池单元142和第二电气路径82包围的磁通通过区域S110如图33的(b)所示。该磁通通过区域S110被设定为使得电池单元142的实际的复阻抗与由微机部53计算出的复阻抗的误差处于±1mΩ(更期望为±170μΩ)的范围内。
此外,与变形例1同样地,分支点Br11在长边方向上配置在比正极侧电源端子171a的前端更靠外侧的位置。另外,第二A电气路径82a从该分支点Br11朝向正极侧电源端子171a配线。
另外,如图32、图35所示,为了将各电池单元142串联连接,母线173经由电路基板801、802将相邻的列的正极侧电源端子171a和负极侧电源端子171b连接。各母线173在电池单元142的相反侧配置在电路基板801、802上。另外,也可以在电路基板801、802上配线各母线173。另外,虽然未图示,但是第一电气路径81也可以同样地配线于电路基板801、802。
根据该变形例3,由于将第二电气路径82配线于电路基板801、802,因此,容易将由第二电气路径82和电池单元142包围的磁通通过区域S110设定为恒定的区域。因此,能够按照设计,抑制阻抗的误差。
另外,在将第一电气路径81配线于电路基板801、802的情况下,能够使流过交流信号I的调制线与磁通通过区域S110的位置关系固定。因此,能够按照设计,抑制阻抗的误差。另外,通过配线于电路基板801、802,能够简单地进行配线或组装。
此外,在变形例3中,也可以任意地改变第二电气路径82的配线图案。例如,如图36的(a)所示,也可以沿着突出部803设置圆环状的第二B电气路径82b的配线图案。由此,第二B电气路径82b与突出部803的连接变得容易。此时,母线173如图36的(b)所示那样设置即可。
(变形例的另一例)
·在上述变形例1~3中,也可以更换电池单元142的正极和负极。在这种情况下,在变形例2中,将第二A电气路径82a的一部分配线在收容壳体142a内。
·在上述变形例1、2中,也可以将负极与收容壳体142a连接,并经由收容壳体142a将第二B电气路径82b与电池单元42的负极连接。
·在上述变形例1~3中,以第一实施方式为基本结构,但是也可以将上述第二实施方式~第十实施方式及其他实施方式中的任一个作为基本结构。即,也可以对上述各实施方式和上述各变形例进行组合。
·在上述实施方式和各变形例中,可以考虑测定所需的计算精度、响应信号及噪声信号的大小等来任意地设定磁通容许值范围。此外,可以考虑测定所需的计算精度、响应信号及噪声信号的大小等来任意地设定电动势容许值范围。针对电动势容许值范围,例如也可以将以零为中心,±200μV的范围设为电动势容许值范围。
·在上述变形例中,正极侧电源端子171a也可以不突出。在这种情况下,正极侧电源端子171a与收容壳体142a绝缘。另外,在变形例3中,在利用正极侧电源端子171a未突出的电池单元142的情况下,在长边方向上,收容壳体142a的正极侧电源端子171a侧的端部形成为处于与正极侧电源端子相同程度的位置即可。由此,能够将电路基板801、802配置成与正极侧电源端子171a及收容壳体142a的正极侧电源端子侧的端部接触。
·在上述实施方式和变形例中,电池测定装置50也可以对并联连接的电池单元42、142的(电池模块)的阻抗进行测定。即,为了增加电池容量,也可以将多个电池单元42、142并联连接并汇总为一个单位(电池模块)。在这种情况下,为了进行并联连接的作为一个单位的电池模块整体的阻抗测量,关于电池容量和阻抗误差的数值的范围,将本公开所示的范围适用于上述一个单位(电池模块)。即,以并联连接的作为一个单位的电池模块整体的阻抗的误差处于±1mΩ的范围内的方式设定磁通通过区域S10、S110即可。另外,如果并联连接的作为一个单位的电池模块的电池容量为25Ah~800Ah且电池温度为-10℃~65℃,则更期望以阻抗的误差处于±170μΩ的范围内的方式设定磁通通过区域S10、S110。
同样地,电池测定装置50也可以对串联连接的电池单元42、142的(电池模块)的阻抗进行测定。即,也可以将多个电池单元42、142串联连接并汇总为一个单位(电池模块)。在这种情况下,在进行串联连接的作为一个单位的电池模块整体的阻抗测量的情况下,与电池容量相关的范围以每个串联连接的电池单元42、142为对象,阻抗误差的数值的范围仅累计串联连接的电池单元42、142的数量而应用。
例如,将串联连接有五个电池单元42、142的电池模块视为一个单位,在测定阻抗时,在构成电池模块的电池单元42、142的电池容量分别为25Ah~800Ah的情况下,期望以阻抗的误差处于±170μΩ×5=±850μΩ的范围内的方式设定磁通通过区域S10、S110。
另外,在串联连接的情况下,也可以将构成电池模块的一个电池单元42、142置换为多个电池单元42、142并联连接而成的电池单元。
本说明书中的公开不限于例示的实施方式。本公开包括例示的实施方式和本领域技术人员基于其进行的变形方式。例如,本公开不限于实施方式中所示出的部件和/或要素的组合。本公开可以以各种组合来实现。本公开可以具有能追加到实施方式的追加部分。本公开包括省略了实施方式的部件和/或元件的实施方式。本公开包括一个实施方式与另一个实施方式之间的部件和/或元件的替代或组合。公开的技术范围不限于实施方式的记载。公开的若干技术范围应理解为由权利要求书的记载表示,并且还包括与权利要求书的记载等同的意味和范围内的所有变形。
本公开所记载的控制部和该控制部的方法也可以通过专用计算机来实现,该专用计算机通过构成处理器和存储器而提供,上述处理器被编程以执行由计算机程序具体化的一个至多个功能。或者,也可以是,本公开所记载的控制部和该控制部的方法通过专用计算机来实现,该专用计算机是通过由一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的。或者,本公开所记载的控制部和该控制部的方法由一个以上的专用计算机来实现,该专用计算机通过被编程为执行一个至多个功能的处理器及存储器与由一个以上硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成。而且,计算机程序也可以被存储于计算机可读的非暂时性有形存储介质,以作为由计算机执行的指令。
虽然基于实施例对本公开进行了记述,但是应当理解为本公开并不限定于上述实施例、结构。本公开也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外,各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或一个以下的其他组合、方式也属于本公开的范畴、思想范围。
Claims (28)
1.一种电池测定装置,所述电池测定装置(50)对蓄电池(42、142)的状态进行测定,所述蓄电池包括电解质、多个电极以及对所述电解质和所述多个电极进行收容的收容壳体(42a、142a),
所述电池测定装置包括:
信号控制部(56),所述信号控制部设置在将所述蓄电池的正极与负极之间连接的第一电气路径(81)上,使规定的交流信号从所述蓄电池输出或者使规定的交流信号向所述蓄电池输入;
响应信号输入部(50a、52),所述响应信号输入部设置在将所述正极与所述负极之间连接的第二电气路径(82)上,并且经由该第二电气路径输入针对所述交流信号的所述蓄电池的响应信号;以及
运算部(53),所述运算部基于所述响应信号计算出与所述蓄电池的复阻抗相关的信息,
所述电池测定装置形成有磁通通过区域(S10、S110),所述磁通通过区域是由所述蓄电池和所述第二电气路径包围的区域,并且是供基于流过所述第一电气路径的交流信号而产生的磁通通过的区域,
所述磁通通过区域的大小被设定为使得所述蓄电池的实际的复阻抗与由所述运算部计算出的复阻抗之间的误差处于±1mΩ的范围内。
2.如权利要求1所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述蓄电池的电池容量为25Ah~800Ah且电池温度为-10℃~65℃的情况下,所述磁通通过区域的大小被设定为使得所述蓄电池的实际的复阻抗与由所述运算部计算出的复阻抗的误差处于±170μΩ的范围内。
3.如权利要求1或2所述的电池测定装置,其特征在于,
以使所述蓄电池的实际的复阻抗与由所述运算部计算出的复阻抗的误差处于所述范围内的方式,对所述磁通通过区域的大小以及所述第一电气路径和所述磁通通过区域的相对位置进行设定。
4.一种电池测定装置,所述电池测定装置(50)对蓄电池(42)的状态进行测定,所述蓄电池包括电解质、多个电极以及对所述电解质和所述多个电极进行收容的收容壳体(42a),
所述电池测定装置包括:
信号控制部(56),所述信号控制部设置在将所述蓄电池的正极侧电源端子(71a)与负极侧电源端子(71b)之间连接的第一电气路径(81)上,使规定的交流信号从所述蓄电池输出或者使规定的交流信号向所述蓄电池输入;
响应信号输入部(52),所述响应信号输入部设置在将所述正极侧电源端子与所述负极侧电源端子之间连接的第二电气路径(82)上,并且经由该第二电气路径输入针对所述交流信号的所述蓄电池的响应信号;以及
运算部(53),所述运算部基于所述响应信号计算出与所述蓄电池的复阻抗相关的信息,
所述电池测定装置形成有磁通通过区域(S10),所述磁通通过区域是由所述收容壳体(42a)、所述第二电气路径、所述正极侧电源端子及所述负极侧电源端子包围的区域,并且是供基于流过所述第一电气路径的交流信号而产生的磁通通过的区域,
以使基于流过所述第一电气路径的交流信号而在所述第二电气路径中产生的感应电动势处于包含零的电动势容许值范围内的方式,对所述磁通通过区域的大小进行设定。
5.如权利要求4所述的电池测定装置,其特征在于,
以使所述感应电动势处于所述电动势容许值范围内的方式,对所述磁通通过区域的大小及所述第一电气路径与所述磁通通过区域的相对位置进行设定。
6.如权利要求4或5所述的电池测定装置,其特征在于,
所述正极侧电源端子和所述负极侧电源端子从所述收容壳体沿相同方向突出,
所述第二电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的正极侧检测线(82a)以及将所述负极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的负极侧检测线(82b),
所述正极侧检测线沿着所述负极侧检测线配线至预先确定的分支点(Br1),
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线中的至少任一方从该分支点朝向所述正极侧电源端子或所述负极侧电源端子配线,
所述分支点的位置配置在所述正极侧电源端子及所述负极侧电源端子的前端位置与所述收容壳体之间。
7.如权利要求4至6中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述第二电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的正极侧检测线以及将所述负极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的负极侧检测线,
所述正极侧检测线沿着所述负极侧检测线配线至预先确定的分支点,
所述分支点设置在所述正极侧电源端子与所述负极侧电源端子之间且与所述收容壳体抵接的位置,
所述正极侧检测线从该分支点朝向所述正极侧电源端子沿着所述收容壳体的外周面配线,另一方面,所述负极侧检测线从该分支点朝向所述负极侧电源端子沿着所述收容壳体的外周面配线。
8.如权利要求4至7中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述第二电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的正极侧检测线以及将所述负极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的负极侧检测线,
所述正极侧检测线沿着所述负极侧检测线配线至预先确定的分支点(Br2),另一方面,以在该分支点处与所述负极侧检测线分支的方式进行配线,
所述正极侧检测线在从所述分支点到所述正极侧电源端子之间,以相对于所述负极侧检测线交叉一次或多次的方式进行配线,
所述磁通通过区域具有第一区域(S11)和第二区域(S12),所述第一区域由配置在比所述负极侧检测线更靠所述正极侧电源端子一侧的所述正极侧检测线和配置在比所述正极侧检测线更靠所述负极侧电源端子一侧的所述负极侧检测线包围,
所述第二区域由配置在比所述负极侧检测线更靠所述负极侧电源端子一侧的所述正极侧检测线和配置在比所述正极侧检测线更靠所述正极侧电源端子一侧的所述负极侧检测线包围,
根据所述第一区域的大小,对所述第二区域的大小进行设定,以使通过所述第一区域的基于所述交流信号而产生的第一磁通与通过所述第二区域的基于所述交流信号而产生的第二磁通之差处于包含零的磁通容许值范围内。
9.如权利要求4至8中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述第二电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的正极侧检测线以及将所述负极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的负极侧检测线,
所述正极侧检测线沿着所述负极侧检测线配线至预先确定的分支点,另一方面,以在该分支点处与所述负极侧检测线分支的方式进行配线,
所述正极侧检测线在从所述分支点到所述正极侧电源端子之间,以相对于所述负极侧检测线交叉的方式进行配线,
所述磁通通过区域具有第一区域和第二区域,
所述第一区域由从所述正极侧电源端子到交叉点(Br2)之间的所述正极侧检测线、从所述负极侧电源端子到该交叉点之间的所述负极侧检测线以及所述收容壳体包围,
所述第二区域由从所述交叉点到所述分支点(Cr1)之间的所述正极侧检测线和从所述交叉点到所述分支点之间的所述负极侧检测线包围,
根据所述第一区域的大小,对所述第二区域的大小进行设定,以使通过所述第一区域的基于所述交流信号而产生的第一磁通与通过所述第二区域的基于所述交流信号而产生的第二磁通之差处于包含零的磁通容许值范围内。
10.如权利要求8或9所述的电池测定装置,其特征在于,
以使所述感应电动势处于所述电动势容许值范围内的方式,对所述第一区域的大小、所述第一区域的大小、所述第一电气路径与所述第一区域的相对位置及所述第一电气路径与所述第二区域的相对位置进行设定。
11.如权利要求4至10中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
设置有对所述第一电气路径的至少一部分进行覆盖的第一磁屏蔽件(101)。
12.如权利要求4至11中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
设置有对所述磁通通过区域的至少一部分进行覆盖的第二磁屏蔽件(102)。
13.如权利要求4至12中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
设置有对所述第一电气路径和所述第二电气路径进行固定的固定构件(72)。
14.如权利要求4至13中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
设置有供所述第一电气路径和所述第二电气路径配线的平板状的电路基板(72),
所述正极侧电源端子和所述负极侧电源端子从所述收容壳体沿相同方向突出,
该电路基板在所述蓄电池的正极侧电源端子(71a)与负极侧电源端子(71b)之间,配置在比所述正极侧电源端子及所述负极侧电源端子的前端更靠所述收容壳体一侧的位置。
15.如权利要求4至14中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述蓄电池中设置有防爆阀(301),
设置有供所述第一电气路径和所述第二电气路径配线的平板状的电路基板,
所述正极侧电源端子和所述负极侧电源端子从所述收容壳体沿相同方向突出,
该电路基板配置在所述蓄电池的正极侧电源端子(71a)与负极侧电源端子(71b)间且远离所述蓄电池规定距离的位置,
所述规定距离是所述防爆阀开口所需的最低限度的距离。
16.如权利要求14或15所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述电路基板与所述收容壳体之间,设置有对所述电路基板中的至少所述磁通通过区域的一部分进行覆盖的磁屏蔽件(201)。
17.如权利要求16所述的电池测定装置,其特征在于,
所述磁屏蔽件形成为设置有多个贯通孔的平板状或格子状。
18.如权利要求14至17中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述电路基板中,所述信号控制部、所述响应信号输入部、所述运算部、所述第一电气路径和所述第二电气路径设置在同一平面上。
19.如权利要求14至17中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述电路基板中具有设置有所述信号控制部的第一基板(72a)和设置有所述响应信号输入部及所述运算部的第二基板(72b),
所述蓄电池形成为扁平的长方体形状,所述正极侧电源端子和所述负极侧电源端子设置在同一面上,
所述第一基板在所述正极侧电源端子与所述负极侧电源端子之间,以与所述正极侧电源端子及所述负极侧电源端子的设置面相对的方式配置,
所述第二基板被屏蔽构件(401)包围,并且以与所述蓄电池的侧面相对且与所述第一基板垂直的方式配置。
20.如权利要求14至19中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
在所述蓄电池中设置有防爆阀,
在相对于所述蓄电池在预先确定的位置配置有所述电路基板的状态下,以避开所述电路基板中的与所述防爆阀相对的区域的方式设置电路元件和所述电气路径。
21.如权利要求6至20中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述收容壳体与所述负极侧电源端子连接,
所述正极侧检测线从所述分支点朝向所述正极侧电源端子配线,所述负极侧检测线从该分支点朝向所述收容壳体配线,并与所述收容壳体连接。
22.如权利要求1至5中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述蓄电池形成为圆柱状,所述蓄电池的正极侧电源端子(171a)设置于所述蓄电池的长边方向上的一个端部,并且所述蓄电池的负极侧电源端子(171b)设置于另一个端部,
所述第二电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的正极侧检测线(82a)以及将所述负极侧电源端子与所述响应信号输入部连接的负极侧检测线(82b),
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线从所述响应信号输入部沿着彼此配线至预先确定的分支点(Br11),
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线中的至少任一方从该分支点朝向所述正极侧电源端子或所述负极侧电源端子配线,
所述分支点的位置在所述蓄电池的长边方向上配置在比所述正极侧电源端子或所述负极侧电源端子的前端更靠外侧的位置。
23.如权利要求22所述的电池测定装置,其特征在于,
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线中的至少任一方从所述分支点朝向所述蓄电池的正极侧电源端子或所述蓄电池的负极侧电源端子配线,另一方以从该分支点沿着所述收容壳体的外周面沿长边方向延伸的方式进行配线。
24.如权利要求22所述的电池测定装置,其特征在于,
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线中的至少任一方的检测线从所述分支点朝向所述正极侧电源端子或所述负极侧电源端子配线,另一方的检测线以从该分支点沿长边方向延伸的方式配线,并且该另一方的检测线在长边方向上从所述收容壳体的端部通过所述收容壳体的内部直至端部。
25.如权利要求22所述的电池测定装置,其特征在于,
所述收容壳体与所述负极侧电源端子连接,
所述正极侧检测线从所述分支点朝向所述正极侧电源端子配线,所述负极侧检测线从该分支点朝向所述收容壳体配线,并与所述收容壳体连接。
26.如权利要求25所述的电池测定装置,其特征在于,
在长边方向上,所述收容壳体的所述正极侧电源端子侧的端部(203)形成为处于与所述正极侧电源端子相同程度的位置,
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线被配线在电路基板(201、202)上,
所述电路基板以与所述正极侧电源端子及所述收容壳体的所述正极侧电源端子侧的端部接触的方式配置,
所述负极侧检测线与所述收容壳体的端部连接。
27.如权利要求22至26中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述正极侧检测线和所述负极侧检测线从所述响应信号输入部到预先确定的分支点为止被捻合一次或多次。
28.如权利要求22至27中任一项所述的电池测定装置,其特征在于,
所述第一电气路径具有将所述正极侧电源端子与所述信号控制部连接的正极侧调制线(81a)以及将所述负极侧电源端子与所述信号控制部连接的负极侧调制线(81b),
所述正极侧调制线和所述负极侧调制线从所述信号控制部沿着彼此配线至预先确定的调制线分支点(Br12),
所述正极侧调制线和所述负极侧调制线中的至少任一方从该调制线分支点朝向所述正极侧电源端子或所述负极侧电源端子配线,
所述调制线分支点以所述蓄电池为中心并在其长边方向上配置在与所述正极侧检测线及所述负极侧检测线的所述分支点相反的一侧。
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