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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterieüberwachungsvorrichtung für eine fahrzeugmontierte Batterie.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Wenn bei Batteriemodulen, die in Fahrzeugen verwendet werden, mehrere Batteriezellen (Batterieeinheiten) in Reihe geschaltet sind, ist es wünschenswert, die Spannungen der Batteriezellen detektieren und den Status der Batteriezellen überwachen zu können, und Patentdokument 1 offenbart eine Ausbildung, die dies realisiert. Diese Batteriesysteme haben Spannungsmesseinheiten (Batterieüberwachungs-ICs), die die Spannungen der Batteriezellen über Spannungsmessleitungen (Spannungssignalleitungen) überwachen. Wenn beispielsweise ein überhöhter Strom von außen an dem Batteriemodul anliegt, schlagen bei diesen Batteriesystemen Überspannungsschutzdioden durch, die mit den Batteriezellen parallelgeschaltet sind, Strom fließt über Sicherungen (erste Sicherungen), und die Spannungen zwischen den Spannungsmessleitungen werden durch die Überspannungsschutzdioden geklemmt (begrenzt). Wenn der Strom, der durch die Sicherungen fließt, überhöht ist, schmelzen die Sicherungen und schützen die Spannungsmesseinheiten vor dem Hindurchfließen eines Überstroms.
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Liste zitierter Druckschriften
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Patentdokumente
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Patentdokument 1:
JP 2013-121246A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Batteriesystem wird der Spannungsmesseinheit Stromquellenspannung über die Spannungsmessleitung zugeführt, die mit der Elektrode verbunden ist, welche von den Elektroden von Batteriezellen, die in dem durch die Spannungsmesseinheit überwachten Bereich liegen, das höchste Potential hat. Insbesondere ist ein Ende einer Sicherung mit der positiven Elektrode der Batteriezelle mit dem höchsten Potential verbunden, und das andere Ende der Sicherung ist sowohl mit einer Leitung verbunden, die über einen Widerstand mit einem Eingangsanschluss der Spannungsmesseinheit verbunden ist, als auch mit einer Stromversorgungsleitung zum Zuführen von Betriebsspannung zu der Spannungsmesseinheit verbunden. Mit anderen Worten, die Sicherung und die Verdrahtung, die mit der Batteriezelle mit dem höchsten Potential verbunden sind, dienen als gemeinsamer Weg, auf dem der Strom der Stromquellenleitung, der über die Leistungszufuhrleitung in die Spannungsmesseinheit fließt, und der Strom der Signalleitung fließen, der über den Widerstand in die Spannungsmesseinheit fließt. Bei dieser Ausbildung kann der Antriebsstrom zum Betreiben der Spannungsmesseinheit (das heißt, der Strom, der auf der Leistungszufuhrleitung fließt) einem Spannungsabfall an der Sicherung und der an die Sicherung angrenzenden Verdrahtung unterliegen, die zusammen den gemeinsamen Weg bilden. Da dieses Abfallen der Spannung aus dem Antriebsstrom auf dem gemeinsamen Weg entsteht, besteht somit das Risiko, dass die Spannungsmessleitung, die den gemeinsamen Weg als einen Abschnitt ihres Messwegs verwendet, durch das Abfallen der Spannung ebenfalls negativ beeinflusst wird und dass dies zu weniger genauen Messungen führt.
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Die vorliegende Erfindung entstand auf Basis der oben beschriebenen Umstände, und eine Aufgabe derselben ist die Bereitstellung einer Batterieüberwachungsvorrichtung für eine fahrzeugmontierte Batterie, die die Spannungen an verschiedenen Stellen des Batteriemoduls genauer detektieren kann und die Schaltkreise beim Auftreten von Überstrom oder Überspannung schützen kann.
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Lösung des Problems
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Eine Batterieüberwachungsvorrichtung für eine fahrzeugmontierte Batterie gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung überwacht mindestens einen Abschnitt eines Batteriemoduls als Überwachungsbereich und hat eine Ausbildung, bei der mehrere Batterieeinheiten in Reihe geschaltet sind, wobei die Batterieüberwachungsvorrichtung für die fahrzeugmontierte Batterie aufweist:
- eine Signalleitungsgruppe, die mehrere Spannungssignalleitungen umfasst, wobei jede der Spannungssignalleitungen elektrisch mit einem zwischen Batterien liegenden Elektrodenabschnitt der in Reihe geschalteten Batterieeinheiten verbunden ist oder elektrisch mit einem Anschlusselektrodenabschnitt des Batteriemoduls verbunden ist, wobei eine der Spannungssignalleitungen als eine Hochspannungssignalleitung ausgebildet ist, die elektrisch mit einem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt verbunden ist, der von den Spannungs-Elektrodenabschnitten in dem Überwachungsbereich des Batteriemoduls die höchste Spannung hat;
- eine Schutzschaltung, die mehrere erste Zenerdioden umfasst, wobei jede der ersten Zenerdioden zwischen Signalleitungen von den mehreren Spannungssignalleitungen mit einer Batterieeinheit parallelgeschaltet ist und eine Anode hat, die mit der Spannungssignalleitung auf einer Negativelektrodenseite der Batterieeinheit verbunden ist, die parallelgeschaltet ist, und eine Kathode hat, die mit der Spannungssignalleitung auf einer Positivelektrodenseite der Batterieeinheit verbunden ist, die parallelgeschaltet ist;
- eine Stromunterbrechungseinheitsgruppe, die mehrere erste Stromunterbrechungseinheiten umfasst, wobei jede der ersten Stromunterbrechungseinheiten in einer der Spannungssignalleitungen zwischengeschaltet ist und wobei, wenn in einer der Spannungssignalleitungen Überstrom auftritt, die erste Stromunterbrechungseinheit, die in der Spannungssignalleitung zwischengeschaltet ist, in der Überstrom aufgetreten ist, den Strom unterbricht;
- eine Stromquellenleitung, die elektrisch mit dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt verbunden ist und ein Weg ist, auf dem Strom von der Hochspannungs-Elektrodenabschnittseite fließt, ohne durch die erste Stromunterbrechungseinheit der Hochspannungssignalleitung zu passieren;
- eine Überwachungsschaltungseinheit, die auf Basis einer Stromquellenspannung arbeitet, welche an der Stromquellenleitung anliegt, und mindestens eine Eingangsspannung, die über die Spannungssignalleitung eingegeben ist, oder die Spannung zwischen Signalleitungen von den mehreren Spannungssignalleitungen detektiert;
- eine zweite Zenerdiode, deren Kathode elektrisch mit der Stromquellenleitung verbunden ist und deren Anode in den mehreren Spannungssignalleitungen elektrisch mit einer anderen Signalleitung als der Hochspannungssignalleitung verbunden ist; und
- eine zweite Stromunterbrechungseinheit, die in der Stromquellenleitung zwischen dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt und einem Verbindungsknoten der zweiten Zenerdiode zwischengeschaltet ist und Strom unterbricht, der auf der Stromquellenleitung fließt, wenn in der Stromquellenleitung Überstrom auftritt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Mit der oben beschriebenen Spannungsüberwachungsvorrichtung ist es möglich, dass die Überwachungsschaltungseinheit die Spannungen der Elektrodenabschnitte der Batterieeinheiten detektiert, die das Batteriemodul bilden. Außerdem ist es möglich, dass die Schaltung durch ein Durchschlagen der ersten Zenerdioden, wenn an den Spannungssignalleitungen eine Überspannung anliegt, geschützt wird und die erste Stromunterbrechungseinheit den Strom unterbricht, wenn zu den Spannungssignalleitungen ein starker Strom fließt. Des Weiteren ist die Stromquellenleitung zum Zuführen von Stromquellenspannung zu der Überwachungsschaltungseinheit elektrisch mit einem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt verbunden und ist ein Weg, auf dem Strom von der Hochspannungs-Elektrodenabschnittseite fließt, ohne durch eine erste Stromunterbrechungseinheit einer Hochspannungssignalleitung zu passieren. Bei dieser Ausbildung ist es möglich, zuverlässig einen negativen Einfluss des Antriebsstroms, der auf der Stromquellenleitung fließt, auf ein Abfallen der Spannung zu unterdrücken, die in der ersten Stromunterbrechungseinheit der Hochspannungssignalleitung auftritt. Mit anderen Worten, es ist möglich, einen negativen Einfluss des auf der Stromquellenleitung fließenden Antriebsstroms auf die Spannung, die über die Hochspannungssignalleitung in die Überwachungsschaltungseinheit eingegeben ist, zu unterdrücken, und die Überwachungsschaltungseinheit kann die Spannung an dem Teil, der elektrisch mit der Hochspannungssignalleitung verbunden ist, genauer detektieren. Des Weiteren ist eine zweite Zenerdiode vorgesehen, bei der eine Kathode elektrisch mit der Stromquellenleitung verbunden ist und eine Anode elektrisch mit einer anderen Signalleitung als der Hochspannungssignalleitung verbunden ist, was es ermöglicht, die Schaltung zu schützen, da die zweite Zenerdiode durchschlägt, wenn an der Stromquellenleitung eine Überspannung anliegt, und was es auch ermöglicht, eine gegenseitige negative Beeinflussung der Stromquellenleitung und der Hochspannungssignalleitung über die zweite Zenerdiode zu unterdrücken.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für ein fahrzeugmontiertes Batteriesystem mit einer Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für ein fahrzeugmontiertes Batteriesystem mit einer Batterieüberwachungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Das Folgende sind vorteilhafte Beispiele für die vorliegende Erfindung.
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Die Anode der zweiten Zenerdiode kann auch elektrisch mit einer zweiten Spannungssignalleitung verbunden sein, die von den mehreren Spannungssignalleitungen die nächsthöchste Spannung nach der Hochspannungsleitung hat.
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Somit kann verhindert werden, dass die Stromquellenleitung und die Hochspannungssignalleitung einander über die zweite Zenerdiode negativ beeinflussen, und außerdem ist es möglich, für die zweite Zenerdiode eine kleinere Durchschlagspannung zu wählen.
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Erste Ausführungsform
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Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform für die Ausübung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ein fahrzeugmontiertes Batteriesystem 1, wie es in 1 gezeigt ist, umfasst ein Batteriemodul 2 für ein Fahrzeug (nachfolgend auch als „Batteriemodul 2“ bezeichnet), in dem mehrere Batterieeinheiten 4 in Reihe geschaltet sind, und eine Batterieüberwachungsvorrichtung 10 für eine fahrzeugmontierte Batterie (nachfolgend auch als „Batterieüberwachungsvorrichtung 10“ bezeichnet), die die Spannung an verschiedenen Stellen des Batteriemoduls 2 detektiert.
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Das Batteriemodul 2 ist eine Speichereinrichtung, die als Stromquelle für ein Fahrzeug fungieren kann, und kann in einem Fahrzeug beispielsweise als Stromquelle für einen Antriebsmotor für ein Elektrofahrzeug (etwa ein EV oder ein HEV) eingebaut sein. Das Batteriemodul 2 ist als Reihenschaltung ausgebildet, bei der mehrere Batterieeinheiten 4 in Reihe geschaltet sind, die beispielsweise durch Lithiumionen-Sekundärbatterien, Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterien und dergleichen gebildet sind.
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In dem in 1 gezeigten Batteriemodul 2 ist ein Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A (nachfolgend auch als „Elektrodenabschnitt 2A“ bezeichnet) ein Anschlusselektrodenabschnitt einer Hochspannungsseite (Hochpotentialseite) der Reihenschaltung, in der die Batterieeinheiten 4 in Reihe geschaltet sind. Ein Niederspannungs-Elektrodenabschnitt 2B (nachfolgend auch als „Elektrodenabschnitt 2B“ bezeichnet) ist ein Anschlusselektrodenabschnitt einer Niederspannungsseite (Niederpotentialseite) der Reihenschaltung, in der die Batterieeinheiten 4 in Reihe geschaltet sind. Zwischen Batterien liegende Elektrodenabschnitte 2C (nachfolgend auch als „Elektrodenabschnitte 2C“ bezeichnet) sind Elektrodenabschnitte, die zwischen den Batterieeinheiten der Reihenschaltung vorgesehen sind, in der mehrere Batterieeinheiten 4 in Reihe geschaltet sind. Bei dieser Ausbildung hat der Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A die höchste Spannung von den Elektrodenabschnitten, die in diesem Überwachungsbereich der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 enthalten sind (dem Bereich, in dem Spannung in dem Batteriemodul 2 detektiert werden kann). Außerdem hat der Niederspannungs-Elektrodenabschnitt 2B die niedrigste Spannung von den Elektrodenabschnitten, die in dem Überwachungsbereich der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 enthalten sind. Es wird angemerkt, dass bei dem Beispiel in 1 das gesamte Batteriemodul 2 in dem Überwachungsbereich der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 liegt.
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Die Batterieüberwachungsvorrichtung 10 umfasst eine Schutzschaltung 11 und eine Überwachungsschaltungseinheit 20. Es wird angemerkt, dass in 1 und 2 einige der Batterieeinheiten 4 ausgelassen sind, wie auch Schaltungselemente, die den ausgelassenen Batterieeinheiten 4 entsprechen.
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Die Schutzschaltung 11 umfasst eine Signalleitungsgruppe 12, eine Schutzschaltungseinheit 13, eine Stromunterbrechungseinheitsgruppe 14, eine Widerstandseinheitsgruppe 15, eine Stromquellenleitung 17, einen Erddraht 18 und dergleichen.
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Die Signalleitungsgruppe 12 umfasst mehrere Spannungssignalleitungen 12A, wobei die Elektrodenabschnitte 2A, 2B und 2C des Batteriemoduls 2 elektrisch mit jeweiligen Spannungssignalleitungen 12A verbunden sind. Bei dem Beispiel in 1 sind der Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A, der Niederspannungs-Elektrodenabschnitt 2B und die zwischen Batterien liegenden Elektrodenabschnitte 2C der Batterieeinheiten 4, die in Reihe geschaltet sind, jeweils mit Enden der Spannungssignalleitungen 12A verbunden, und die anderen Enden der Spannungssignalleitungen 12A sind jeweils mit den Eingangsanschlüssen 20C der Überwachungsschaltungseinheit 20 verbunden. Die Spannungssignalleitungen 12A sind Wege, die die Elektrodenabschnitte elektrisch mit der Überwachungsschaltungseinheit 20 verbinden, und in den Spannungssignalleitungen 12A sind erste Sicherungen 14A und Widerstände 19 zwischengeschaltet. Von diesen Spannungssignalleitungen 12A ist eine Signalleitung 12B die Signalleitung, die elektrisch mit dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A verbunden ist (dem Elektrodenabschnitt, der in dem überwachten Bereich des Batteriemoduls 2 die höchste Spannung hat).
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Der Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A ist ein Elektrodenabschnitt an dem einen Ende des Batteriemoduls 2 und ist der Elektrodenabschnitt, der in dem Batteriemodul 2 die größte Spannung (das größte Potential) hat. Der Niederspannungs-Elektrodenabschnitt 2B ist ein Elektrodenabschnitt an dem anderen Ende des Batteriemoduls 2 und ist der Elektrodenabschnitt, der in dem Batteriemodul 2 die kleinste Spannung (das kleinste Potential) hat. Die Elektrodenabschnitte 2C sind elektrisch mit der positiven Elektrode einer Batterieeinheit 4 und der negativen Elektrode einer anderen Batterieeinheit 4 von den Batterieeinheiten 4 verbunden, die in Reihe geschaltet sind. Außerdem hat in Bezug auf die Spannung (das Potential) dieser Elektrodenabschnitte 2C in der in 1 gezeigten Schaltung ein Elektrodenabschnitt 2C, der näher an dem Elektrodenabschnitt 2Aliegt, eine größere Spannung als ein Elektrodenabschnitt 2C, der weiter von dem Elektrodenabschnitt 2A entfernt liegt.
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Die Schutzschaltungseinheit 13 umfasst mehrere erste Zenerdioden 16. Die ersten Zenerdioden 16 sind mit den Batterieeinheiten 4 zwischen Signalleitungen von den mehreren Spannungssignalleitungen 12A parallelgeschaltet, wobei die Anoden einer jeden ersten Zenerdiode 16 mit der Spannungssignalleitung 12A auf der Negativelektrodenseite der Batterieeinheit 4 verbunden sind, die parallelgeschaltet ist, und die Kathode mit der Spannungssignalleitung 12A auf der Positivelektrodenseite der Batterieeinheit 4 verbunden ist, die parallelgeschaltet ist.
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Die Schutzschaltungseinheit 13 hat mehrere erste Zenerdioden 16. Die ersten Zenerdioden 16 sind mit den Batterieeinheiten 4 parallelgeschaltet und liegen zwischen den Signalleitungen von den mehreren Spannungssignalleitungen 12A, wobei die Anoden der ersten Zenerdioden 16 mit den Spannungssignalleitungen 12A der Negativelektrodenseite der Batterieeinheiten 4 verbunden sind, die parallelgeschaltet sind, und die Kathoden mit den Spannungssignalleitungen 12A der Positivelektrodenseite der Batterieeinheiten 4 verbunden sind, die parallelgeschaltet sind.
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Insbesondere sind die ersten Zenerdioden jeweils zwischen zwei benachbarten Spannungssignalleitungen 12A an Stellen zwischen den Spannungssignalleitungen 12A, die mit den Elektrodenabschnitten 2B und 2C verbunden sind, und dem Elektrodenabschnitt 12B verbunden, der mit dem Elektrodenabschnitt 2A verbunden ist. Außerdem haben die Spannungssignalleitungen 12A, deren Verbindungsknoten zu dem Batteriemodul 2 zueinander benachbart sind, eine umso niedrigere Spannung (ein umso niedrigeres Potential), je näher sie an dem Elektrodenabschnitt 2B liegen, und haben eine höhere Spannung (ein höheres Potential), je näher sie an dem Elektrodenabschnitt 2A liegen. Das eine Ende der ersten Zenerdioden 16 ist jeweils mit einer der Spannungssignalleitungen 12A verbunden, während das andere Ende der ersten Zenerdioden 16 mit der Spannungssignalleitung 12A verbunden ist, die die nächsthöchste Spannung (das nächsthöchste Potential) nach der Spannungssignalleitung 12A hat, mit der das eine Ende verbunden ist. Bei dieser Ausbildung sind die ersten Zenerdioden 16 mit den Signalleitungen verbunden und somit mit den Batterieeinheiten 4 parallelgeschaltet.
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Die Kathoden der ersten Zenerdioden 16 sind mit denjenigen Spannungssignalleitungen 12A verbunden, die von den zwei Spannungssignalleitungen 12A, mit denen die jeweilige erste Zenerdiode 16 verbunden ist, die relativ hohe Spannung (das relativ hohe Potential) haben, während die Anoden der Zenerdioden 16 mit den Spannungssignalleitungen 12A verbunden sind, die die nächstniedrigste Spannung (das nächstniedrigste Potential) nach der Spannung der Spannungssignalleitungen 12A haben, die mit den Kathoden verbunden sind. Wenn beispielsweise die Spannung zwischen den zwei Spannungssignalleitungen 12A, mit denen eine erste Zenerdiode 16 verbunden ist, auf einen vorbestimmten Wert steigt, fließt aufgrund der so gearteten Verbindung Strom von der Kathode dieser ersten Zenerdiode 16 zu der Anodenseite, und die Spannung zwischen den beiden Enden dieser ersten Zenerdiode 16 (das heißt, die Spannung zwischen den Signalleitungen) ist unter eine vorbestimmte Spannung geklemmt.
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Die Stromunterbrechungseinheitsgruppe 14 hat mehrere erste Sicherungen 14A, die zu einer ersten Stromunterbrechungseinheit äquivalent sind. Die ersten Sicherungen 14A sind in den Spannungssignalleitungen 12A zwischengeschaltet, und wenn in einer der Spannungssignalleitungen 12A, in denen die ersten Sicherungen 14A zwischengeschaltet sind, ein Überstrom vorhanden ist, unterbrechen sie den Strom in dieser Spannungssignalleitung 12A. Wenn in einer der Spannungssignalleitungen 12A ein Überstrom vorhanden ist (insbesondere ein Überstrom, der stark genug ist, um eine Sicherung zu schmelzen), schmilzt die erste Sicherung 14A (erste Stromunterbrechungseinheit) aus der Stromunterbrechungseinheitsgruppe 14, die in der Spannungssignalleitung 12A zwischengeschaltet ist, in welcher der Überstrom aufgetreten ist, und unterbricht den Strom, der auf dieser Spannungssignalleitung 12A fließt. Die ersten Sicherungen 14A sind in den Spannungssignalleitungen 12A zwischen den Verbindungsknoten der ersten Zenerdioden 16 und der Batterieeinheiten 4 zwischengeschaltet.
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Die Widerstandseinheitsgruppe 15 umfasst mehrere Widerstände 19. Die Widerstände 19 sind in den Spannungssignalleitungen 12A zwischen den ersten Zenerdioden 16 und der Überwachungsschaltungseinheit 20 vorgesehen. Die Widerstände 19 dienen dazu, das Fließen eines Stroms in die Überwachungsschaltungseinheit 20 über die Spannungssignalleitungen 12A zu unterdrücken, in denen die Widerstände 19 vorgesehen sind.
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Die Überwachungsschaltungseinheit 20 ist als integrierte Schaltung (Spannungsüberwachungsschaltung IC) ausgebildet, die die Batteriespannung überwacht, ist mit einem anderen Ende der Stromquellenleitung 17 verbunden, die später beschrieben wird, und bearbeitet die Stromquellenspannung, die an der Stromquellenleitung 17 anliegt. Die Überwachungsschaltungseinheit 20 detektiert mindestens entweder die Eingangsspannungen, die über die Spannungssignalleitungen 12A eingegeben werden, oder die Spannungen zwischen Signalleitungen von den mehreren Spannungssignalleitungen 12A. Insbesondere hat die Überwachungsschaltungseinheit 20 mehrere Eingangsanschlüsse 20C, mit denen die Spannungssignalleitungen 12A jeweils verbunden sind, und analoge Spannungssignale, die die Spannungen an den Verbindungsknoten anzeigen, wo die Spannungssignalleitungen 12A mit der Überwachungsschaltungseinheit 20 verbunden sind, werden in die Eingangsanschlüsse 20C eingegeben.
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Durch Detektieren des Potentialunterschieds zwischen den Spannungssignalleitungen 12A auf Basis dieser analogen Spannungssignale ist es außerdem möglich, die Anschlussspannungen der Batterieeinheiten 4 zu detektieren. Es wird angemerkt, dass die Überwachungsschaltungseinheit 20 auch einen AD-Wandler umfassen kann, der die eingegebenen Analogsignale in Digitalsignale umwandelt, und auch eine Steuerschaltung (wie etwa eine CPU) umfassen kann, die Bestimmungen, Steuerung und dergleichen auf Basis der analogen Spannungssignale vornimmt. Außerdem ist die Überwachungsschaltungseinheit 20 mit einem Stromquellen-Eingangsanschluss 20A und einem Erdungsanschluss 20B versehen. Der Stromquellen-Eingangsanschluss 20A ist ein Anschluss zum Eingeben von Stromquellenspannung von außen, die beim Betreiben der Überwachungsschaltungseinheit 20 notwendig ist. Der Erdungsanschluss 20B ist ein Anschluss zum Eingeben einer Bezugsspannung von außen, die in der Überwachungsschaltungseinheit 20 als Referenz dient (der Erdspannung, die in dem fahrzeugmontierten Batteriesystem 1 als Referenz dient).
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Die Stromquellenleitung 17 ist elektrisch mit dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A verbunden und ist ein Weg, auf dem Strom von der Seite des Hochspannungs-Elektrodenabschnitts 2B fließt, ohne durch die erste Sicherung 14A (erste Stromunterbrechungseinheit) der Hochspannungssignalleitung 12B zu passieren. Ein Ende der Stromquellenleitung 17 ist mit dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A verbunden, und an der Stromquellenleitung 17 liegt eine Stromquellenspannung an, die der Spannung des Hochspannungs-Elektrodenabschnitts 2A entspricht (insbesondere ungefähr die gleiche Spannung wie diejenige des Hochspannungs-Elektrodenabschnitts 2A). Ein Ende einer zweiten Zenerdiode 17C, die später beschrieben wird, ist elektrisch mit der Stromquellenleitung 17 verbunden, und des Weiteren sind eine zweite Stromunterbrechungseinheit, die durch eine zweite Sicherung 17A gebildet ist, und eine Stromquellen-Widerstandseinheit 17B in der Stromquellenleitung 17 zwischengeschaltet.
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Die zweite Zenerdiode 17C hat eine Kathode, die elektrisch mit der Stromquellenleitung 17 verbunden ist, und eine Anode, die von den mehreren Spannungssignalleitungen 12A mit einer anderen Signalleitung als der Hochspannungssignalleitung 12B elektrisch verbunden ist. Insbesondere ist die Anode der zweiten Zenerdiode 17C elektrisch mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Widerstand 19 und der ersten Zenerdiode 16 in einer zweiten Spannungssignalleitung 12C verbunden, die von den Spannungssignalleitungen 12A die nächsthöchste Spannung nach der Spannung der Hochspannungssignalleitung 12B hat.
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Die zweite Sicherung 17A ist ein Beispiel für eine zweite Stromunterbrechungseinheit, ist in der Stromquellenleitung 17 zwischen einem Verbindungsknoten P1 der zweiten Zenerdiode 17C und dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A zwischengeschaltet und dient zum Unterbrechen eines Stroms, der auf der Stromquellenleitung 17 fließt, wenn in der Stromquellenleitung 17 ein Überstrom auftritt. Insbesondere schmilzt die zweite Sicherung 17A, wenn auf der Stromquellenleitung 17 ein Strom fließt, der stark genug ist, um die zweite Sicherung 17A zu schmelzen, und der Strom, der auf der Stromquellenleitung 17 fließt, wird auf diese Weise unterbrochen.
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Die Stromquellen-Widerstandseinheit 17B ist zwischen dem Stromquellen-Eingangsanschluss 20A der Überwachungsschaltungseinheit 20 und dem Verbindungsknoten P1 der zweiten Zenerdiode 17C in der Stromquellenleitung 17 vorgesehen und dient dazu, ein Fließen des Stroms in den Stromquellen-Eingangsanschluss 20A der Überwachungsschaltungseinheit 20 zu unterdrücken.
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Der Erddraht 18 ist elektrisch mit einer Spannungssignalleitung 12A (einer Niederspannungssignalleitung 12D) verbunden, die elektrisch mit der Niederspannungs-Elektrodeneinheit 2B verbunden ist, ist auch mit dem Erdungsanschluss 20B der Überwachungsschaltungseinheit 20 elektrisch verbunden und ist des Weiteren auch elektrisch mit einem Erdungsabschnitt verbunden, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist. Der Erddraht 18 wird auf einem Erdpotential (0V) gehalten.
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Im Folgenden werden die Wirkungen der oben beschriebenen Ausbildung als Beispiele dargestellt. Mit der oben beschriebenen Batterieüberwachungsvorrichtung 10 ist es möglich, dass die Überwachungsschaltungseinheit 20 die Spannung der Elektrodenabschnitte der Batterieeinheiten 4 detektiert, die das Batteriemodul bilden 2, und außerdem ist ein Schutz der Schaltung möglich, indem ein Durchschlagen der ersten Zenerdioden 16 bewirkt wird, wenn an den Spannungssignalleitungen 12A eine Überspannung anliegt, und ist ein Unterbrechen des Stroms durch die ersten Sicherungen 14A (die erste Stromunterbrechungseinheit) möglich, wenn auf den Spannungssignalleitungen 12A ein überhöhter Strom fließt.
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Des Weiteren hat diese Ausbildung auch die Wirkung, die Detektionsgenauigkeit zu verbessern. Dieser Aspekt der Wirkungen der vorliegenden Ausbildung wird im Vergleich mit einem Vergleichsbeispiel erläutert.
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Zunächst wird die Funktionsweise des Batteriesystems in dem Vergleichsbeispiel beschrieben. Wie in 2 gezeigt, ist in dem Batteriesystem des Vergleichsbeispiels das eine Ende einer Sicherung 114A mit dem Elektrodenabschnitt 2A des Batteriemoduls 2 verbunden, und das andere Ende der Sicherung 114A ist verbunden mit einem Weg einer Spannungssignalleitung 112A, die über einen Widerstand mit einem Eingangsanschluss 20C der Überwachungsschaltungseinheit 20 verbunden ist, sowie mit einem Weg einer Stromquellenleitung 117 zum Zuführen von Betriebsspannung zu der Überwachungsschaltungseinheit 20. Mit anderen Worten, die Sicherung 114A, die mit dem Elektrodenabschnitt 2A verbunden ist, der das höchste Potential hat, und die dazu benachbarten Drähte dienen als gemeinsamer Weg, auf dem ein Antriebsstrom 11, der über die Stromquellenleitung 117 in die Überwachungsschaltungseinheit 20 fließt, und ein Strom I2 fließen, der über die Spannungssignalleitung 112A in die Überwachungsschaltungseinheit 20 fließt. Bei dieser Ausbildung unterliegt der Antriebsstrom zum Betreiben der Überwachungsschaltungseinheit 20 (das heißt, der auf der Stromquellenleitung 117 fließende Strom) einem Spannungsabfall in der Sicherung 114A und dem dazu benachbarten Verdrahtungsabschnitt, die als gemeinsamer Weg dienen. Da dieses Abfallen der Spannung aus dem Antriebsstrom I1 auf dem gemeinsamen Weg entsteht, wird somit die Spannungssignalleitung 112A, die diesen gemeinsamen Weg als einen Abschnitt ihres Messwegs verwendet, durch das Abfallen der Spannung negativ beeinflusst, was zu einer weniger genauen Messung führt.
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Dagegen ist bei der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 in der ersten Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, die Stromquellenleitung 17 zum Zuführen von Stromquellenspannung zu der Überwachungsschaltungseinheit 20 elektrisch mit dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A verbunden und ist ein Weg, auf dem Strom von der Seite des Hochspannungs-Elektrodenabschnitts 2A fließt, ohne durch die erste Sicherung 14A (die erste Stromunterbrechungseinheit) der Hochspannungssignalleitung 12B zu passieren. Bei dieser Ausbildung wird der Antriebsstrom 13, der auf der Stromquellenleitung 17 fließt, nicht durch den Spannungsabfall an der ersten Sicherung 14A (ersten Stromunterbrechungseinheit) der Hochspannungssignalleitung 12B negativ beeinflusst, da der Antriebsstrom 13, der auf der Stromquellenleitung 17 fließt, erzeugt wird, ohne durch die erste Sicherung 14A der Hochspannungssignalleitung 12B oder die dazu benachbarte Verdrahtung zu fließen. Dementsprechend kann verhindert werden, dass Spannung, die über die Hochspannungssignalleitung 12B in die Überwachungsschaltungseinheit 20 eingegeben ist, durch einen Antriebsstrom I3 negativ beeinflusst wird, der auf der Stromquellenleitung 17 fließt, und die Überwachungsschaltungseinheit 20 kann eine Spannung eines Teils (des Hochspannungs-Elektrodenabschnitts 2A), der elektrisch mit der Hochspannungssignalleitung 12B verbunden ist, genauer detektieren.
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Da des Weiteren eine zweite Zenerdiode 17C so vorgesehen ist, dass ihre Kathode elektrisch mit der Stromquellenleitung 17 verbunden ist und ihre Anode elektrisch mit einer anderen Signalleitung als der Hochspannungssignalleitung 12B verbunden ist, ist es möglich, die Schaltung zu schützen, indem bewirkt wird, dass die zweite Zenerdiode 17C durchschlägt, wenn eine Überspannung an der Stromquellenleitung 17 anliegt, und zu verhindern, dass die Stromquellenleitung 17 und die Hochspannungssignalleitung 12B einander durch die zweite Zenerdiode 17C negativ beeinflussen.
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In dieser Ausbildung ist die Anode der zweiten Zenerdiode 17C elektrisch mit einer Signalleitung verbunden (der zweiten Spannungssignalleitung 12C), die von den Spannungssignalleitungen 12A die nächsthöchste Spannung nach der Spannung der Hochspannungssignalleitung 12B hat.
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Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Stromquellenleitung 17 und die Hochspannungssignalleitung 12B einander über die zweite Zenerdiode 17C negativ beeinflussen, und als Durchschlagspannung der zweiten Zenerdiode 17C eine niedrigere Spannung gewählt werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die erste Ausführungsform begrenzt, die oben mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben ist, und Ausführungsformen wie etwa die unten beschriebenen sind ebenfalls im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform ist ein Beispiel angegeben, bei dem die Anode der zweiten Zenerdiode 17C mit der zweiten Spannungssignalleitung 12C verbunden ist, die die nächsthöchste Spannung nach der Hochspannungssignalleitung 12B hat, jedoch kann die Anode der zweiten Zenerdiode 17C auch mit einer anderen Spannungssignalleitung 12A als der Hochspannungssignalleitung 12B und der zweiten Spannungssignalleitung 12C elektrisch verbunden sein. In diesem Fall werden bevorzugt die Zahl der (in Reihe geschalteten) zweiten Zenerdioden 17C und die Zahl der Batterieeinheiten 4, die parallelgeschaltet sind, angeglichen und die Größe der Zenerdioden verändert. Wenn beispielsweise eine große Zahl der zweiten Zenerdioden 17C und Batterieeinheiten 4 parallelgeschaltet ist, werden bevorzugt Zenerdioden mit einer großen Durchschlagspannung verwendet, und wenn eine kleine Zahl der zweiten Zenerdioden 17C und Batterieeinheiten 4 parallelgeschaltet ist, werden bevorzugt Zenerdioden mit einer kleinen Durchschlagspannung verwendet.
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Die oben beschriebene Ausführungsform gibt ein Beispiel für das Batteriemodul 2 an, bei dem das Batteriemodul durch mehrere Batterieeinheiten gebildet ist, jedoch ist deren Zahl nicht begrenzt. Außerdem sind bevorzugt mehrere Spannungssignalleitungen mit Teilen des Batteriemoduls verbunden, jedoch ist ihre Zahl nicht begrenzt.
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Die oben beschriebene Ausführungsform gibt ein Beispiel an, bei dem die Spannungssignalleitungen 12A mit den Anschlusselektrodenabschnitten des Batteriemoduls 2 (dem Hochspannungs-Elektrodenabschnitt 2A und dem Niederspannungs-Elektrodenabschnitt 2B) und allen zwischen Batterien liegenden Elektrodenabschnitten 2C verbunden sind, jedoch können die Spannungssignalleitungen auch mit den Anschlusselektrodenabschnitten des Batteriemoduls und nur einem der zwischen Batterien liegenden Elektrodenabschnitte, oder mehreren, verbunden sein. Beispielsweise können die Spannungssignalleitungen mit Gruppen von Batterieeinheiten verbunden sein, die in Reihe geschaltet sind.
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Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind Sekundärbatterien wie etwa Nickel-Wasserstoff-Batterien und Lithiumionen-Batterien als Beispiele für die Batterieeinheiten 4 angegeben, jedoch kann anstelle dieser Sekundärbatterien auch eine Speichereinrichtung wie etwa ein elektrischer Doppelschichtkondensator verwendet werden.
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Die oben beschriebene Ausführungsform gibt ein Beispiel an, bei dem das Batteriemodul 2 außerhalb der Batterieüberwachungsvorrichtung 10 vorgesehen ist, jedoch kann die Batterieüberwachungsvorrichtung auch ein Batteriemodul umfassen. Mit anderen Worten, die Batterieüberwachungsvorrichtung kann ein Batteriemodul als wesentliches Element umfassen oder auch nicht. Wenn die Batterieüberwachungsvorrichtung ein Batteriemodul als wesentliches Element umfasst, kann beispielsweise eine Schaltungsanordnung mit einem Substrat, das mit einer Zenerdiode, einer Signalleitung und dergleichen versehen ist, und einem Batteriemodul auch einteilig ausgebildet sein.
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Die oben beschriebene Ausführungsform gibt ein Beispiel an, bei dem die Batterieüberwachungsvorrichtung 10 die Spannung der Elektrodenabschnitte des Batteriemoduls 2 mit der Gesamtheit eines Batteriemoduls 2 als Überwachungsbereich überwacht, jedoch kann die Batterieüberwachungsvorrichtung 10 auch die Spannung der Elektrodenabschnitte überwachen, die in dem Überwachungsbereich vorgesehen sind, wobei der Überwachungsbereich nur ein Teil eines Batteriemoduls 2 ist. Wenn in dem Fahrzeug mehrere Batteriemodule vorgesehen sind, kann alternativ die Batterieüberwachungsvorrichtung auch so vorgesehen sein, dass die Batteriemodule als Überwachungsbereich überwacht werden, und Batterieüberwachungsvorrichtungen können auch so vorgesehen sein, dass sie den Batteriemodulen entsprechen, mit den Batteriemodulen als jeweiligem Überwachungsbereich. Soll beispielsweise ein Batteriesystem überwacht werden, bei dem mehrere Batteriemodule in Reihe geschaltet sind, so sind bevorzugt die Batterieüberwachungsvorrichtungen so vorgesehen, dass die den Batteriemodulen entsprechen, und die Überwachungsschaltungseinheiten sind so vorgesehen, dass sie den Batterieüberwachungsvorrichtungen entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Batteriemodul
- 2A
- Hochspannungs-Elektrodeneinheit (Anschlusselektrodeneinheit)
- 2B
- Niederspannungs-Elektrodeneinheit (Anschlusselektrodeneinheit)
- 2C
- zwischen Batterien liegende Elektrodeneinheit
- 4
- Batterieeinheit
- 10
- Batterieüberwachungsvorrichtung für fahrzeugmontierte Batterie
- 12
- Signalleitung
- 12A
- Spannungssignalleitung
- 12B
- Hochspannungssignalleitung
- 12C
- zweite Spannungssignalleitung
- 13
- Schutzschaltungseinheit
- 14
- Strom unterbrechungseinheitsgruppe
- 14A
- erste Sicherung (erste Stromunterbrechungseinheit)
- 15
- Widerstandseinheitsgruppe
- 16
- erste Zenerdiode
- 17
- Stromquellenleitung
- 17A
- zweite Sicherung (zweite Stromunterbrechungseinheit)
- 17C
- zweite Zenerdiode
- 20
- Überwachungsschaltungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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