DE102017115785A1

DE102017115785A1 - Spannungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE102017115785A1
Application number: DE102017115785.9A
Authority: DE
Inventors: Seiji Kamata
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2017-07-13
Publication date: 2018-03-29
Also published as: US20180088180A1; JP2018054390A; US10845420B2; CN107870284A; CN107870284B; JP6718350B2

Abstract

Eine Spannungsmessvorrichtung enthält: ein Spannungsmessmodul, ausgelegt, eine Spannung einer Batterie zu messen, die einer Last Leistung zuführt; einen Entladeschaltkreis, ausgelegt, die Batterie zu entladen; einen Schutzschaltkreis, angeordnet zwischen dem Spannungsmessmodul und der Batterie und zwischen dem Entladeschaltkreis und der Batterie; und ein Bestimmungsmodul, ausgelegt, einen Innenwiderstand des Schutzschaltkreises auf Grundlage einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen ersten Spannung, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem nicht in Betrieb befindlichen Zustand befindet, und einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen zweiten Spannung zu schätzen, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem Arbeitszustand befindet, und einen halb unterbrochenen Zustand des Schutzschaltkreises auf Grundlage eines Ergebnisses der Schätzung zu bestimmen.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spannungsmessvorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
In der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2014-007883 , wurde eine Schaltkreisschutzvorrichtung zum Schützen eines Überwachungsschaltkreises offenbart, der die Spannungen eines Batteriesatzes überwacht. Diese Schaltkreisschutzvorrichtung ist ein Schaltkreis, der zwischen einen Batteriesatz und einen Überwachungsschaltkreis gesetzt ist und besteht aus einer Vielzahl von Schmelzsicherungen, die in eine Vielzahl von Messleitungen eingefügt sind, die Eingangsanschlüsse des Überwachungsschaltkreises und die Klemmen einer Vielzahl von Batteriezellen verbinden, aus denen der Batteriesatz besteht, und einer Vielzahl von Z-Dioden, die jeweils zwischen einem Messleitungspaar angeordnet sind, das jeder der Batteriezellen entspricht.
Zusammenfassung der Erfindung
Die oben beschriebene Schaltkreisschutzvorrichtung ist ein zwischen einen Batteriesatz und einen Überwachungsschaltkreis gesetzter Schutzschaltkreis und ist ein Fehlerfaktor für die durch den Überwachungsschaltkreis überwachten Spannungen. Insbesondere ist unter der Vielzahl von Schmelzsicherungen und der Vielzahl von Z-Dioden, die die Schaltkreisschutzvorrichtung bilden, die Vielzahl von Schmelzsicherungen zwischen die Eingangsanschlüsse des Überwachungsschaltkreises und die Klemmen einer Vielzahl der Batteriezellen gesetzt und bildet einen Fehlerfaktor mit einem hohen Beitragsanteil an den durch den Überwachungsschaltkreis gemessenen Spannungen der Batteriezellen.
Wie wohl bekannt, wird in einer Schmelzsicherung ein Leiter, der ein Paar Anschlüsse verbindet, gemäß einem Überstrom geschmolzen. Bei diesem Schmelzen gibt es außer einem Zustand, in dem der Leiter vollständig unterbrochen ist, einen halb unterbrochenen Zustand. Zur Zeit gibt es keine Einrichtung, die erfasst, ob sich eine Schmelzsicherung in einem halb unterbrochenen Zustand befindet oder nicht, und bevor sie einen halb unterbrochenen Zustand erreicht, kann sich die durch den Überwachungsschaltkreis erfasste Messspannung der Batteriezelle sehr stark von der Soll-Ausgangsspannung der Batteriezelle unterscheiden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zieht die oben beschriebene Situation in Betracht, und eine Aufgabe davon ist es, einen halb unterbrochenen Zustand eines Schutzschaltkreises zu erfassen.
Um diese Aufgabe durch ein Lösen der oben beschriebenen Probleme zu erfüllen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgenden Ausführungsformen.

(1) Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Spannungsmessvorrichtung geschaffen, enthaltend: ein Spannungsmessmodul, ausgelegt, eine Spannung einer Batterie zu messen, die einer Last Leistung zuführt; einen Entladeschaltkreis, ausgelegt, die Batterie zu entladen; einen Schutzschaltkreis, angeordnet zwischen dem Spannungsmessmodul und der Batterie und zwischen dem Entladeschaltkreis und der Batterie; und ein Bestimmungsmodul, ausgelegt, einen Innenwiderstand des Schutzschaltkreises auf Grundlage einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen ersten Spannung, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem nicht in Betrieb befindlichen Zustand befindet, und einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen zweiten Spannung zu schätzen, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem Arbeitszustand befindet, und einen halb unterbrochenen Zustand des Schutzschaltkreises auf Grundlage eines Ergebnisses der Schätzung zu bestimmen.
(2) In dem oben beschriebenen Aspekt (1) kann weiter ein Spannungskorrekturmodul enthalten sein, ausgelegt, einen Fehler in der ersten Spannung auf Grundlage des Ergebnisses der Schätzung zu korrigieren.
(3) In dem oben beschriebenen Aspekt von (1) oder (2) kann die Batterie ein Batteriesatz sein, gebildet aus einer Vielzahl von Batteriezellen, können das Spannungsmessmodul und der Entladeschaltkreis für jede der Batteriezellen angeordnet sein, und kann das Spannungskorrekturmodul ausgelegt sein, einen Fehler in der ersten Spannung für jede der Batteriezellen zu korrigieren.
(4) In einem beliebigen der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (3) kann das Spannungsmessmodul ausgelegt sein, die erste Spannung und die zweite Spannung in einem Zustand zu messen, in dem eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last gesperrt ist.
(5) In einem beliebigen der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (4) kann das Spannungskorrekturmodul ausgelegt sein, ein Anweisungssignal auszugeben, das eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last in einem Fall sperrt, in dem der auf Grundlage der ersten Spannung und der zweiten Spannung geschätzte Innenwiderstand des Schutzschaltkreises größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
(6) In einem beliebigen der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (5) kann das Spannungsmessmodul ausgelegt sein, die erste Spannung und die zweite Spannung auf Grundlage eines Paars elektrischer Potentiale zu messen, die von Ausgangsklemmen der Batterie her über Tiefpassfilter eingegeben sind, und kann der Entladeschaltkreis ausgelegt sein, ein Paar Entladewiderstände zu enthalten, deren eine Enden mit Eingangsanschlüssen der Tiefpassfilter verbunden sind, und bei denen ein Öffnungs-/ Schließschalter zwischen den anderen Enden des Paars Entladewiderstände verbunden ist.
(7) Ein beliebiger der oben beschriebenen Aspekte (1) bis (6), wobei der Schutzschaltkreis eine Schmelzsicherung sein kann.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein halb unterbrochener Zustand eines Schutzschaltkreises erkannt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, das die funktionelle Anordnung eines Fahrzeug-Antriebssystems darstellt, in dem eine Spannungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist; und
2 ist ein Schaltbild, das eine genaue Anordnung eines Teils einer Spannungsmessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezugszeichenliste

1: Batteriesatz
2: Hauptschütz
3: Nebenschütz
4: Umrichter
5: Antriebsmotor
6: Schutzschaltkreis
7: Spannungsmessmodul
7a: Zellenspannungsmess-IC
8: Mikrocomputer (Bestimmungsmodul, Spannungskorrekturmodul)
9: Batterie-ECU
b1 bis b12: Batteriezelle
F1 und F2: Schmelzsicherung
L1 und L2: Tiefpassfilter
R1 und R2: Entladewiderstand

Genaue Beschreibung der Erfindung
Hier ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Ein in 1 dargestelltes Fahrzeugantriebssystem ist in einem Fahrzeug angeordnet, wie etwa einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug, das eine Antriebskraft zum Fahren durch einen Motor erhält, der elektrische Leistung verwendet.
Dieses Fahrzeugantriebssystem, wie in 1 dargestellt, enthält einen Batteriesatz 1 (eine Batterie), ein Hauptschütz 2, ein Nebenschütz 3, einen Umrichter 4, einen Antriebsmotor 5, einen Schutzschaltkreis 6, ein Spannungsmessmodul 7, einen Mikrocomputer 8 und eine Batterie-ECU 9. Unter diesen Bestandteilen bilden der Schutzschaltkreis 6, das Spannungsmessmodul 7 und der Mikrocomputer 8 eine Spannungsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Hier ist der Mikrocomputer 8 ein Bestandteil, der einem Spannungskorrekturmodul gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht.
Der Batteriesatz 1 ist ein Batteriesatz, in dem 12 Batteriezellen b1 bis b12 in Reihe geschaltet sind. Eine positive Klemme der oben angeordneten Batteriezelle b1 ist eine positive Klemme (eine Ausgangsklemme) des Batteriesatzes 1, und eine negative Klemme der unten angeordneten Batteriezelle b12 ist eine negative Klemme (die andere Ausgangsklemme) des Batteriesatzes 1. Hier ist eine Gesamtzahl von 12 der Batteriezellen b1 bis b12 des Batteriesatzes 1 nur ein Beispiel, und der Batteriesatz 1 kann auch mehr Batteriezellen oder weniger Batteriezellen enthalten.
Das Hauptschütz 2 ist ein Leitungsschalter, enthaltend eine Erregerspule und ein Paar Kontaktpunkte, die sich gemäß einem Stromversorgungszustand der Erregerspule zu einem offenen Zustand oder einem geschlossenen Zustand ändern. Einer der Kontaktpunkte ist mit der positiven Klemme des Batteriesatzes 1 verbunden, und der andere der Kontaktpunkte ist mit einem ersten Eingangsanschluss des Umrichters 4 verbunden. Dieses Hauptschütz 2 wird in einen offenen Zustand oder einen geschlossenen Zustand auf Grundlage eines Ansteuerstroms gebracht, der aus der Batterie-ECU 9 der Erregerspule zugeführt wird, wodurch ein Schalten zwischen Verbindung und Trennung zwischen der positiven Klemme des Batteriesatzes 1 und dem ersten Eingangsanschluss des Umrichters 4 durchgeführt wird.
Das Nebenschütz 3 ist, ähnlich wie das Hauptschütz 2, ein Leitungsschalter, enthaltend eine Erregerspule und ein Paar Kontaktpunkte, die sich gemäß einem Stromversorgungszustand der Erregerspule zu einem offenen Zustand oder einem geschlossenen Zustand ändern. Einer der Kontaktpunkte ist mit der negativen Klemme des Batteriesatzes 1 verbunden, und der andere der Kontaktpunkte ist mit einem zweiten Eingangsanschluss des Umrichters 4 verbunden. Dieses Nebenschütz 3 wird in einen offenen Zustand oder einen geschlossenen Zustand auf Grundlage eines Ansteuerstroms gebracht, der aus der Batterie-ECU 9 der Erregerspule zugeführt wird, wodurch ein Schalten zwischen Verbindung und Trennung zwischen der negativen Klemme des Batteriesatzes 1 und dem zweiten Eingangsanschluss des Umrichters 4 durchgeführt wird.
Der Umrichter 4 ist ein dreiphasiger Umrichter, enthaltend den ersten Eingangsanschluss, den zweiten Eingangsanschluss und erste bis dritte Ausgangsanschlüsse. Hochfrequente Leistung (Gleichspannungsleistung) wird aus dem Batteriesatz 1 in den ersten und den zweiten Eingangsanschluss des Umrichters 4 eingegeben. Dieser Umrichter 4 wandelt die in den ersten und den zweiten Eingangsanschluss eingegebene hochfrequente Leistung (Gleichspannungsleistung) des Batteriesatzes 1 in Wechselspannungsleistung (dreiphasige Wechselspannungsleistung) mit einer vorbestimmten Frequenz und drei Phasen (einer Phase U, einer Phase V und einer Phase W) um und gibt die Wechselspannungsleistung in den drei Phasen aus dem ersten bis dritten Ausgangsanschluss zum Antriebsmotor 5 aus. Ein solcher Umrichter 4 wandelt hochfrequente Leistung (Gleichspannungsleistung) in dreiphasige Wechselspannungsleistung auf Grundlage eines Ansteuersignals (beispielsweise eines PWM-Signals) der Phase U, der Phase V und der Phase W um, das aus einer in der Zeichnung nicht dargestellten Leistungssteuerungsvorrichtung eingegeben wird.
Der Antriebsmotor 5 ist ein dreiphasiger Motor, der Rotationsleistung durch ein Verwenden der von dem Umrichter 4 zugeführten dreiphasigen Wechselspannungsleistung als Antriebsleistung erzeugt. Ein Fahrzeug gemäß dieser Ausführungsform fährt gemäß der durch den Antriebsmotor 5 erzeugten Rotationsleistung. Ein solcher Antriebsmotor 5 ist beispielsweise ein dreiphasiger Gleichstrommotor mit überragender Steuerbarkeit.
Der Schutzschaltkreis 6 ist ein Schaltkreis, der zwischen dem Spannungsmessmodul 7 und dem Batteriesatz 1 angeordnet ist und zum Schützen des Spannungsmessmoduls 7 verwendet ist. Während Einzelheiten weiter unten beschrieben sind, besteht dieser Schutzschaltkreis 6, wie in 2 dargestellt, beispielsweise aus Schmelzsicherungen, angeordnet zwischen den Ausgangsklemmen (den positiven Klemmen und negativen Klemmen) der Batteriezellen b1 bis b12 und den Eingangsanschlüssen des Spannungsmessmoduls 7, das entsprechend den Ausgangsklemmen angeordnet ist, und schützt das Spannungsmessmodul 7 durch ein Sperren des Fließens eines Überstroms in die Eingangsanschlüsse des Spannungsmessmoduls 7.
Das Spannungsmessmodul 7 ist ein Schaltkreis, der die Ausgangsspannung des Batteriesatzes 1 misst. Während Einzelheiten weiter unten beschrieben sind, enthält dieses Spannungsmessmodul 7 genauer zugeordnete ICs, verwendet zum Messen der Ausgangsspannungen der Batteriezellen b1 bis b12, und Tiefpassfilter entsprechend den Ausgangsklemmen der Batteriezellen b1 bis b12. Außerdem ist in jedem zugeordneten IC zusätzlich zu der Funktion des Messens der Ausgangsspannung jeder der Batteriezellen b1 bis b12 ein Entladeschaltkreis angeordnet, der jede der Batteriezellen b1 bis b12 zwangsweise entlädt. Ein solches Spannungsmessmodul 7 gibt die Ausgangsspannungen der Batteriezellen b1 bis b12 zum Mikrocomputer 8 aus.
2 ist ein Schaltbild, das als repräsentatives Beispiel eine detaillierte Anordnung des Schutzschaltkreises 6 und des Spannungsmessmoduls 7 darstellt, die zur Batteriezelle b1 gehören. Außerdem weisen der Schutzschaltkreis 6 und das Spannungsmessmodul 7, die zu den Batteriezellen b2 bis b12 außer der Batteriezelle b1 gehören, eine ähnliche detaillierte Anordnung auf wie die in 2 dargestellte.
Genauer besteht der Schutzschaltkreis 6 aus einem Paar Schmelzsicherungen F1 und F2. Jede aus dem Paar Schmelzsicherungen F1 und F2 bildet ein elektronisches Bauteil, das gemäß einem Überstrom geschmolzen und unterbrochen wird und einen vorbestimmten Innenwiderstand aufweist (einen Schutzwiderstandswert Rh). Diese Schutzwiderstandswerte Rh ändern sich gemäß den Einsatzzuständen der Schmelzsicherungen F1 und F2 in einer Zeitreihe.
Das Spannungsmessmodul 7 besteht aus einem Paar Tiefpassfilter L1 und L2, einem Paar Entladewiderstände R1 und R2 und einem Zellenspannungsmess-IC 7a. Ein Ende einer Schmelzsicherung F1 ist mit der positiven Klemme der Batteriezelle b1 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Eingangsanschluss des Tiefpassfilters L1 und einem Ende eines Entladewiderstands R1 verbunden. Ein Ende der anderen Schmelzsicherung F2 ist mit der negativen Klemme der Batteriezelle b1 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Eingangsanschluss des Tiefpassfilters L2 und einem Ende des anderen Entladewiderstands R2 verbunden.
Das Tiefpassfilter L1 ist ein CR-Filter, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, und ein Eingangsanschluss davon ist mit dem anderen Ende der Schmelzsicherung F1 verbunden, und ein Ausgangsanschluss ist mit einem Eingangsanschluss a1 des Zellenspannungsmess-ICs 7a verbunden. Das Tiefpassfilter L2 ist ein CR-Filter, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, und ein Eingangsanschluss davon ist mit dem anderen Ende der anderen Schmelzsicherung F2 verbunden, und ein Ausgangsanschluss ist mit einem Eingangsanschluss a2 des Zellenspannungsmess-ICs 7a verbunden.
Ein Ende eines Entladewiderstands R1 ist mit dem anderen Ende der einen Schmelzsicherung F1 verbunden, und sein anderes Ende ist mit einem Eingangsanschluss a3 des Zellenspannungsmess-ICs 7a verbunden. Ein Ende des anderen Entladewiderstands R2 ist mit dem anderen Ende der einen Schmelzsicherung F2 verbunden, und sein anderes Ende ist mit einem Eingangsanschluss a4 des Zellenspannungsmess-ICs 7a verbunden. Wie in der Zeichnung dargestellt, weist jeder aus diesem Paar der Entladewiderstände R1 und R2 einen Entladewiderstandswert Rc auf. Das Zellenspannungsmess-IC 7a misst eine Differenz zwischen elektrischen Potentialen des Paars von Eingangsanschlüssen a1 und a2 als eine Ausgangsspannung der Batteriezelle b1 und enthält einen Öffnungs-/Schließschalter 7b, verbunden mit dem Paar von Eingangsanschlüssen a3 und a4.
Dieser Öffnungs-/Schließschalter 7b und das oben beschriebene Paar von Entladewiderständen R1 und R2 bilden einen Entladeschaltkreis. Mit anderen Worten, dieser Öffnungs-/Schließschalter 7b verbindet, indem er im geschlossenen Zustand ist, die positive Klemme und die negative Klemme der Batteriezelle b1 über das Paar von Schmelzsicherungen F1 und F2 und das Paar von Entladewiderständen R1 und R2 und entlädt dadurch die Batteriezelle b1.
Der Mikrocomputer 8 ist ein so genannter Ein-Chip-Mikrocomputer, in den eine Zentraleinheit (CPU), ein Speicher, eine Eingangs-/Ausgangs-Schnittstelle und dergleichen eingebaut sind, und führt eine Spannungsmessfunktion für den Batteriesatz 1 aus, indem er ein in einem internen Speicher abgelegtes Spannungsmessprogramm ausführt. Genauer bestimmt der Mikrocomputer 8 einen halb unterbrochenen Zustand des Schutzschaltkreises 6, indem er die Ausgangsspannungen der Batteriezellen b1 bis b12, die von dem Spannungsmessmodul 7 eingegeben sind, in digitale Werte umwandelt und einen vorbestimmten Spannungskorrekturvorgang für die digitalen Werte durchführt, berechnet tatsächliche Werte (tatsächliche Ausgangsspannungen), erhalten durch ein Korrigieren der Ausgangsspannungen, und gibt die tatsächlichen berechneten Werte an die Batterie- ECU 9 aus. Ein solcher Mikrocomputer 8 entspricht einem Bestimmungsmodul und einem Spannungskorrekturmodul gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Batterie-ECU 9 ist eine Vorrichtung, die das Leiten von Hochspannungsleistung vom Batteriesatz 1 zum Umrichter 4 steuert durch ein Steuern des Betriebs des Hauptschützes 2 und des Nebenschützes 3, die oben beschrieben sind, auf Grundlage eines Bedienungsbefehls (zum Beispiel Einschalten eines Zündschalters) von einem Fahrer des Fahrzeugs. Außer der oben beschriebenen Steuerung des Hauptschützes 2 und des Nebenschützes 3 meldet diese Batterie-ECU 9 dem Mikrocomputer 8 die geöffneten/geschlossenen Zustände des Hauptschützes 2 und des Nebenschützes 3 auf Grundlage der Steuerung.
Als Nächstes ist der Betrieb des so gestalteten Fahrzeugantriebssystems genau beschrieben.
In diesem Fahrzeugantriebssystem werden durch ein Steuern des Öffnens/Schließens des Hauptschützes 2 und des Nebenschützes 3 unter Verwendung der Batterie-ECU 9 die Ausgänge des Batteriesatzes 1 in den Umrichter 4 eingespeist, und der Umrichter 4 wird durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebssteuerungsvorrichtung gesteuert, wodurch der Antriebsmotor 5 angesteuert wird.
Mit anderen Worten, die Batterie-ECU 9 fungiert als Leistungseinspeise- Steuerungsvorrichtung für den Umrichter 4.
Die Spannungsmessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform arbeitet zur Unterstützung der Funktion der Batterie-ECU 9. Mit anderen Worten, in einem Fall, in dem eine beliebige der vom Mikrocomputer 8 eingegebenen Ausgangsspannungen der Batteriezellen b1 bis b12 einen unnormalen Wert aufweist, versetzt die Batterie-ECU 9 das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 in den offenen Zustand und unterbricht dadurch die Leistungszufuhr für den Umrichter 4.
Während nachstehend der Betrieb der Spannungsmessvorrichtung bezüglich der Batteriezelle b1 unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist, arbeitet das Zellenspannungsmess-IC 7a des Spannungsmessmoduls 7 für alle der Batteriezellen b1 bis b12 ähnlich wie bei der Batteriezelle b1.
Zuerst misst das Zellenspannungsmess-IC 7a im Aus-Zustand (nicht arbeitenden Zustand) des Öffnungs-/Schließschalters 7b eine Differenz zwischen dem positiven elektrischen Potential und dem negativen elektrischen Potential der Batteriezelle b1, eingegeben in das Paar Eingangsanschlüsse a3 bzw. a4 über die Sicherungen F1 und F2 und die Tiefpassfilter L1 und L2, als eine Zellenspannung Vc (erste Spannung). Diese Zellenspannung Vc weist einen Wert auf, der erhalten ist durch ein Verringern der Zellenspannung (mit anderen Worten, einer tatsächlichen Zellenspannung Vr) in einem Fall, in dem der Schutzschaltkreis 6 nicht vorhanden ist, mit anderen Worten, in einem Fall, in dem die Batteriezelle b1 und das Spannungsmessmodul 7 direkt miteinander verbunden sind, um einen Wert, der dem Innenwiderstand des Schutzschaltkreises 6 entspricht, mit anderen Worten, den Widerstandswert Rh.
Das Zellenspannungsmess-IC 7a schätzt den Widerstandswert Rh (Innenwiderstand) jeder der Sicherungen F1 und F2, indem es den Öffnungs-/Schließschalter 7b zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in den Ein-Zustand (Arbeitszustand) für die Zellenspannung Vc versetzt und die tatsächliche Zellenspannung Vr auf Grundlage eines Ergebnisses der Schätzung berechnet. Mit anderen Worten, wenn die Zellenspannung Vc gemessen wird, versetzt das Zellenspannungsmess-IC 7a den Öffnungs-/Schließschalter 7b nur über eine vorbestimmte Zeit in den Ein-Zustand (Arbeitszustand) und misst eine Differenz zwischen den elektrischen Potentialen des Paars von Eingangsanschlüssen a3 und a4 in diesem Ein-Zustand (Arbeitszustand) als eine Korrektur-Zellenspannung Va (zweite Spannung).
Hier ist der Schutzwiderstandswert Rh jeder aus dem Paar von Sicherungen F1 und F2, der sich je nach dem Einsatzzustand ändert, wie in der folgenden Gleichung (1) dargestellt, unter Verwendung der Zellenspannung Vc (ersten Spannung), der Korrektur- Zellenspannung Va (zweiten Spannung) und des Entladewiderstandswerts Rc jedes aus dem Paar von Entladewiderständen R1 und R2. Dann ist durch ein Verwenden des Schutzwiderstandswerts Rh, gegeben nach der Gleichung (1), die tatsächliche Zellenspannung Vr unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) dargestellt. Rh = Rc·(Vc – Va)/Va (1) Vr = Va·(Rh + Rc)/Rc (2)
Mit anderen Worten, das Zellenspannungsmess-IC 7a schätzt einen Schutzwiderstandswert Rh, der sich je nach dem Einsatzzustand ändert, unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung (1), bestimmt, ob sich der Schutzschaltkreis 6 in einem halb unterbrochenen Zustand befindet oder nicht, indem es den als ein Ergebnis der Schätzung erhaltenen Schutzwiderstandswert Rh mit einem vorbestimmten Bestimmungsschwellwert vergleicht, und erhält eine tatsächliche Zellenspannung Vr, indem es den unter Verwendung der Gleichung (1) erhaltenen Schutzwiderstandswert Rh in die Gleichung (2) einsetzt. Gemäß der Spannungsmessvorrichtung nach dieser Ausführungsform kann ein halb unterbrochener Zustand des Schutzschaltkreises 6 erkannt werden, und ein Messfehler der Zellenspannung Vc aufgrund des Schutzschaltkreises 6 kann beseitigt oder korrigiert werden.
Außerdem misst das Zellenspannungsmess-IC 7a die Zellenspannung Vc und die Korrektur-Zellenspannung Va in einem Zustand, in dem das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 ausgeschaltet sind (offener Zustand), mit anderen Worten, in einem Zustand, in dem der Batteriesatz 1 nicht mit dem Umrichter 4 als Last verbunden ist. Mit anderen Worten, die Batterie-ECU 9 versetzt das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 nur für eine vorbestimmte Zeit in einen Zustand, in dem das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 eingeschaltet sind (geschlossener Zustand), mit anderen Worten, einem Zustand, in dem dem Umrichter 4 (der Last) Leistung vom Batteriesatz 1 zugeführt wird, in den Aus-Zustand (offenen Zustand).
Das Zellenspannungsmess-IC 7a misst die Zellenspannung Vc und die Korrektur-Zellenspannung Va über die oben beschriebene kurze Zeit. Da ein Glättungskondensator im Umrichter 4 angeordnet ist, gibt es, sogar wenn das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 kurzzeitig im Aus-Zustand (offenen Zustand) sind, kein Problem beim Ansteuern des Antriebsmotors 5 unter Verwendung des Umrichters 4. Außerdem wird in dem Zustand (offenen Zustand), in dem das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3 ausgeschaltet sind, die Belastung des Batteriesatzes 1 verringert, und demgemäß können die Zellenspannung Vc und die Korrektur-Zellenspannung Va stabil gemessen werden.
Wenn die tatsächlichen Zellenspannungen Vr nacheinander für alle Batteriezellen b1 bis b12 erhalten werden, gibt das Zellenspannungsmess-IC 7a nacheinander die tatsächlichen Zellenspannungen Vr der Batteriezellen b1 bis b12 zur Batterie-ECU 9 aus. Dann veranlasst in einem Fall, in dem eine beliebige der tatsächlichen Zellenspannungen Vr der Batteriezellen b1 bis b12 einen unnormalen Wert aufweist, die Batterie-ECU 9 das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3, vom Ein-Zustand (geschlossenen Zustand) zum Aus-Zustand (offenen Zustand) überzugehen und unterbricht dadurch das Einspeisen von Leistung vom Batteriesatz 1 zum Umrichter 4.
Außerdem bestimmt in einem Fall, in dem der unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung (1) erhaltene Schutzwiderstandswert Rh größer als oder gleich einem im Vorhinein gesetzten vorbestimmten Schwellwert ist, das Zellenspannungsmess-IC 7a, dass das Paar von Sicherungen F1 und F2, mit anderen Worten, der Schutzschaltkreis 6, einen unnormalen Zustand erreicht hat, und gibt ein Anweisungssignal an die Batterie-ECU 9 aus, das eine Verbindung zwischen dem Batteriesatz 1 und dem Umrichter 4 als Last unterbricht. Wenn dann das oben beschriebene Anweisungssignal eingegeben wird, veranlasst die Batterie-ECU 9 das Hauptschütz 2 und das Nebenschütz 3, vom Ein-Zustand (geschlossenen Zustand) zum Aus-Zustand (offenen Zustand) überzugehen und unterbricht dadurch das Einspeisen von Leistung vom Batteriesatz 1 zum Umrichter 4.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und Abwandlungen wie nachstehend können beispielsweise in Betracht gezogen werden.

(1) Während in der oben beschriebenen Ausführungsform der Batteriesatz 1 als ein Spannungsmess-Zielobjekt gesetzt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Außerdem ist, während in der oben beschriebenen Ausführungsform die Zellenspannungen Vc der Batteriezellen b1 bis b12, die den Batteriesatz 1 bilden, als ein Korrektur-Zielobjekt gesetzt sind, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
(2) Während in der oben beschriebenen Ausführungsform der Öffnungs-/Schließschalter 7b im Zellenspannungsmess-IC 7a angeordnet ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Der Öffnungs-/Schließschalter 7b kann getrennt vom Zellenspannungsmess-IC 7a angeordnet sein.
(3) Während der Schutzschaltkreis 6 in dieser Ausführungsform aus einer Vielzahl von Schmelzsicherungen besteht, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Innenwiderstand des Schutzschaltkreises 6 auf Grundlage der ersten Spannung und der zweiten Spannung geschätzt, und ein Fehler bei der ersten Spannung wird auf Grundlage eines Schätzergebnisses korrigiert. Somit kann der Schutzschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung ein anderer Schaltkreis als die Schmelzsicherungen sein.

Während bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung oben beschrieben und dargestellt sind, versteht es sich, dass diese beispielhaft für die Erfindung sind und nicht als einschränkend angesehen sein sollten. Hinzufügungen, Weglassungen, Ersetzungen oder andere Abwandlungen können vorgenommen werden, ohne von Geist oder Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demgemäß soll die Erfindung nicht als durch die vorangehende Beschreibung eingeschränkt angesehen werden, und sie ist nur durch den Geltungsbereich der angefügten Ansprüche eingeschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-007883 [0002]

Claims

Spannungsmessvorrichtung, umfassend: ein Spannungsmessmodul, ausgelegt, eine Spannung einer Batterie zu messen, die einer Last Leistung zuführt; einen Entladeschaltkreis, ausgelegt, die Batterie zu entladen; einen Schutzschaltkreis, angeordnet zwischen dem Spannungsmessmodul und der Batterie und zwischen dem Entladeschaltkreis und der Batterie; und ein Bestimmungsmodul, ausgelegt, einen Innenwiderstand des Schutzschaltkreises auf Grundlage einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen ersten Spannung, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem nicht in Betrieb befindlichen Zustand befindet, und einer durch das Spannungsmessmodul gemessenen zweiten Spannung zu schätzen, wenn sich der Entladeschaltkreis in einem Arbeitszustand befindet, und einen halb unterbrochenen Zustand des Schutzschaltkreises auf Grundlage eines Ergebnisses der Schätzung zu bestimmen.
Spannungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, weiter umfassend ein Spannungskorrekturmodul, ausgelegt, einen Fehler in der ersten Spannung auf Grundlage des Ergebnisses der Schätzung zu korrigieren.
Spannungsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Batterie ein Batteriesatz ist, bestehend aus einer Vielzahl von Batteriezellen, wobei das Spannungsmessmodul und der Entladeschaltkreis für jede der Batteriezellen angeordnet sind, und wobei das Spannungskorrekturmodul ausgelegt ist, einen Fehler in der ersten Spannung für jede der Batteriezellen zu korrigieren.
Spannungsmessvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Spannungsmessmodul ausgelegt ist, die erste Spannung und die zweite Spannung in einem Zustand zu messen, in dem eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last gesperrt ist.
Spannungsmessvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Spannungskorrekturmodul ausgelegt ist, ein Anweisungssignal auszugeben, das eine Verbindung zwischen der Batterie und der Last in einem Fall sperrt, in dem der auf Grundlage der ersten Spannung und der zweiten Spannung geschätzte Innenwiderstand des Schutzschaltkreises größer als oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist.
Spannungsmessvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Spannungsmessmodul ausgelegt ist, die erste Spannung und die zweite Spannung auf Grundlage eines Paars elektrischer Potentiale zu messen, die von Ausgangsklemmen der Batterie her über Tiefpassfilter eingegeben sind, und wobei der Entladeschaltkreis ausgelegt ist, ein Paar Entladewiderstände zu enthalten, deren eine Enden mit Eingangsanschlüssen der Tiefpassfilter verbunden sind, und bei denen ein Öffnungs-/Schließschalter zwischen den anderen Enden des Paars Entladewiderstände verbunden ist.
Spannungsmessvorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schutzschaltkreis eine Schmelzsicherung ist.