專利名稱：電力供應電路的控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力供應電路的控制裝置，尤其涉及用于管理安裝在諸如電動汽車、混合動力車輛等車輛中的電力推進單元中設置的電力供應電路的供電和斷電狀態(tài)的電力供應電路的控制裝置。
背景技術：
近年來，諸如混合動力汽車、電動汽車以及燃料電池汽車等環(huán)保車輛受到關注。在這種響應環(huán)保的車輛中，安裝有作為動力源的向驅動電動機供應驅動電力的電池。在這種包括電池的車輛中，作為當僅通過電池的電力行駛時保持電池的最大輸出并延長行駛距離的手段，研究過安裝多個電池以增加電池容量。 一般來說，該電池配備有安全開關，用于在進行維修等的時候斷開高壓電路并確保安全。斷掉安全開關的操作的執(zhí)行會斷開(OPEN)繼電器(主繼電器)并因此中斷高壓電路。類似地，還通過進行斷掉(OFF)點火開關的操作來斷開(OPEN)繼電器，以中斷高壓電路。例如，即使當操作者在高壓工作期間因失誤而對點火開關進行“接通”操作時，當該安全開關為“斷掉”時也可以中斷高壓電路。根據專利文獻I的電源控制裝置、啟動車輛的方法及使用高壓電源的方法，在包括高壓電源(電池)的車輛中使用包括中斷構件的電源，該中斷構件用于在電源側人工中斷高壓電源的輸出，在該高壓電源中安裝有串聯連接的多個電池包，并且當任何一個電池包中設置的安全塞(安全開關)被斷開時，整個電路被斷開，并且當檢測到該中斷構件的操作時，禁止繼電器觸點閉合，然后當檢測到驅動操作時，特別解除該禁止。
_7] 現有技術文獻專利文獻[專利文獻I]日本專利3409774號

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題然而，在包括多個電池的車輛中，存在如下不便當因失誤而進行點火開關的“接通”操作時，除非所有安全開關都斷開，否則會形成高壓電路。更具體來說，在如上述專利文獻I中的安裝并聯連接的多個電池包的情況下，即使當任何一個電池包中設置的安全塞(安全開關)斷開時，如果另一個電池包中設置的安全塞(安全開關)閉合(CLOSE)，則可能形成閉合電路。這被認為在使存儲在電池包中的電力最大化方面有優(yōu)勢，但是這會在維護工作方面引起諸如短路、電擊等風險增加的不便。因此，本發(fā)明的目的是提供一種電力供應電路的控制裝置，其減小并聯連接的多個電池包的維護工作等的工作風險。
用于解決問題的方案本發(fā)明是一種電力供應電路的控制裝置，在所述電力供應電路的控制裝置中設置有包括安全開關的多個高壓電池包，所述多個高壓電池包相互并聯連接，并且在所述電力供應電路的控制裝置中設置有能夠切斷來自所述電池包的電力供應的繼電器，根據操作所述安全開關斷開所述繼電器，其中所述電池包包括電壓探測單元，所述電壓探測單元探測內部電壓，基于操作所述多個安全開關中的一個或多個安全開關以檢測電壓的變化，并且將全部所述繼電器保持在斷開狀態(tài)。發(fā)明效果本發(fā)明的電力供應電路的控制裝置能夠減小并聯連接的多個電池包的維護工作等的工作風險。


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圖I是根據本發(fā)明的實施例1，利用使用了監(jiān)視包括安全開關的單元電壓的電路的電壓變化來探測的系統配置圖。圖2是根據本發(fā)明的實施例1，利用使用了監(jiān)視包括安全開關的單元電壓的電路的電壓變化來探測的流程圖。圖3是根據本發(fā)明的實施例1，利用使用了監(jiān)視包括安全開關的單元電壓的電路的電壓變化來探測的時序圖。圖4是根據本發(fā)明的實施例2，利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化的探測系統的配置圖。圖5是根據本發(fā)明的實施例2，利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化的探測系統的流程圖。圖6是根據本發(fā)明的實施例2，利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化的探測系統的時序圖。
具體實施例方式本發(fā)明通過基于操作一個或多個安全開關以檢測電壓的變化并且將并聯設置的多個電池包的所有繼電器保持在斷開狀態(tài)，以實現減小并聯連接的多個電池包的維護工作等的工作風險的目的。實施例I圖I至圖3示出本發(fā)明的實施例I。在圖I中，附圖標記I表示安裝在諸如電動汽車、混合動力車輛等車輛中的電力推進單元。在電力推進單元I中，設置有電力供應電路2和電子控制裝置3。電力供應電路2設置有相互并聯連接的多個第一至第η電池包4-1至4_η作為高壓電池包，并且設置有能夠切斷第一至第η電池包4-1至4-η的電力供應的第一至第η繼電器(主繼電器)5-1至5-η。第一電池包4-1包括相互串聯連接的多個第一正電極側電池單元(單位電池)6_1和相互串聯連接并且與第一正電極側電池單元6-1并聯連接的多個第一負電極側電池單兀(單位電池)7-1。第一電池包4-1還包括與第一正電極側電池單兀6-1和第一負電極側電池單元7-1通信的第一安全開關8-1以及用于檢測第一內部電壓(單元電壓)Vsdsl的第一電壓檢測單元9-1。第一正電極側電池單元6-1與第一正電極側總線(母線)11-1通信，第一正電極側總線11-1連接到諸如逆變器等裝置并且包括第一繼電器5-1中的第一正電極側繼電器 ο-l。第一負電極側電池單元7-1與第一負電極側總線(母線)13-1通信，第一負電極側總線13-1連接到諸如逆變器等裝置并且包括第一繼電器5-1中的第一負電極側繼電器12-1。第二電池包4-2包括相互串聯連接的多個第二正電極側電池單元(單位電池)6_2和相互串聯連接并且與第二正電極側電池單元6-2并聯連接的多個第二負電極側電池單元(單位電池)7-2。第二電池包4-2進一步包括與第二正電極側電池單元6-2和第二負電極側電池單元7-2通信的第二安全開關8-2以及用于檢測第二內部電壓(單元電壓)Vsds2的第二電壓檢測單元9-2。第二正電極側電池單元6-2與第二正電極側總線(母線)11-2通信，第二正電極側總線11-2連接到第一正電極側總線11-1并且包括第二繼電器5-2中的第二正電極側繼 電器10-2。第二負電極側電池單元7-2與第二負電極側總線(母線)13-2通信，第二負電極側總線13-2連接到第一負電極側總線13-1并且包括第二繼電器5-2中的第二負電極側繼電器12-2。第η電池包4-η包括相互串聯連接的多個第η正電極側電池單元(單位電池)6_η和相互串聯連接并且與第η正電極側電池單元6-η并聯連接的多個第η負電極側電池單元(單位電池)7-η。第η電池包4-η進一步包括與第η正電極側電池單元6_η和第η負電極側電池單元7-η通信的第η安全開關8-η以及用于檢測第η內部電壓(單元電壓)Vsdsn的第η電壓檢測單元9-η。第η正電極側電池單元6-η與第η正電極側總線(母線)11_η通信，第η正電極側總線ll-η連接到第一正電極側總線11-1并且包括第η繼電器5_η中的第η正電極側繼電器10-η。第η負電極側電池單元7-η與第η負電極側總線(母線)13_η通信，第η負電極側總線13-η連接到第一負電極側總線13-1并且包括第η繼電器5_η中的第η負電極側繼電器12_η。電子控制裝置3包括與第一至第η電池包4-1至4_η通信的多個第一至第η控制裝置14-1至14-η。第一至第η控制裝置14_1至14_η經由第一至第η通信電線15_1至15-η連接到第一至第η繼電器5-1至5_η。此外，第一至第η控制裝置14_1至14_η通過第一至第η通信線16-1至16-η直接相互連接并且相互通信。第一至第η控制裝置14-1至14-η構成了利用使用了監(jiān)視每個電池包(4_1至4_η)的包括安全開關(8-1至8-η)的內部電壓(單元電壓)(Vsdsl至Vsdsn) (V)的電路的電壓變化來探測的系統，并且基于第一至第η安全開關8-1至8-η的操作控制第一至第η繼電器5-1至5-η的斷開/閉合。電子控制裝置3被配置為，與一個電池包例如第一電池包4-1通信的第一控制裝置14-1操作以將其自己的內部電壓(單元電壓)信息(vsdsl)發(fā)送到與第二至第η電池包4-2至4-η通信的其它第二至第η控制裝置14_2至14_η，并且從第二至第η控制裝置14-2至14-η接收第二至第η電壓信息Vsds2至Vsdsn。所有第二至第η控制裝置14_2至14-η與第一控制裝置14-1類似地操作。
第一至第η控制裝置14-1至14_η基于操作第一至第η安全開關8_1至8_η中的一個或多個安全開關以檢測電壓的變化，并且將并聯設置的所述多個第一至第η電池包
4-1至4-η的全部第一至第η繼電器5_1至5_η保持在斷開狀態(tài)。在關于并聯安裝有根據實施例I的多個電池包的車輛的安全開關的判斷中，利用使用了監(jiān)視包括安全開關的單元電壓的電路的電壓變化來探測時，不管繼電器(5-1至
5-η)是斷開(OPEN)還是閉合(CLOSE)的情況，設置與安全開關(8_1至8_n)的數目相對應的數目的所述電路，并且所述電路被配置為根據包括安全開關(8-1至8-η)的內部電壓vsds (V)低于預定電壓Vl (V)預定時間(判斷時間tl(s))以上這一事實識別為安全開關(8-t至8-η)斷掉(OFF)，并且斷開(OPEN)所有繼電器(5_1至5_n)。所述電路被配置為當它們在繼電器(5-1至5-η)接通之前識別出安全開關(8-1至8-η)斷掉(OFF)時也防止所有繼電器(5-1至5-η)閉合(CLOSE)。這確保即使在高壓工作期間操作者因失誤而進行點火開關的“接通”操作時，如果 所述多個安全開關(8-1至8-η)中的一個安全開關斷掉，高壓電路就被中斷。接下來，基于圖2中的流程圖描述利用使用了監(jiān)視包括安全開關的內部電壓(單元電壓)的電路的電壓變化的探測。如圖2中所示，在程序啟動(步驟S01)之后，電子控制裝置3判斷在第一至第η電池包4-1至4-η的任一個中是否建立了內部電壓(單元電壓)Vsds <判斷電壓(Vl)的狀態(tài)(步驟S02)。當步驟S02為“是”時，電子控制裝置3判斷該狀態(tài)是否持續(xù)了預定時間(判斷時間)(S)(步驟 S03)。當步驟S03為“是”時，電子控制裝置3斷開(OPEN)所有繼電器(5_1至5_n)(步驟 S04)。另一方面，當步驟S02為“否”并且步驟S03為“否”時，電子控制裝置3閉合(CLOSE)所有繼電器(5-1至5-η)(步驟S05)。在步驟S04的處理之后或者在步驟S05的處理之后，電子控制裝置3返回該程序(步驟S06)。接下來，基于圖3中的時序圖描述利用使用了監(jiān)視包括安全開關的內部電壓(單元電壓)的電路的電壓變化的探測。如圖3中所示，在所有繼電器(5-1至5-η)處于閉合(CLOSE)狀態(tài)的狀態(tài)下，當安全開關(8-1至8-η)從“接通”切換到“斷掉”時(時刻tl)，內部電壓(單元電壓)(Vsds)開始下降。然后，當從安全開關(8-1至8-η)從“接通”切換到“斷掉”時(時刻tl)開始，經過第一時間Tl之后(時刻t2)，內部電壓(Vsds)下降到判斷電壓(VI)，并且從內部電壓(Vsds)已經下降到判斷電壓(Vl)時(時刻t2)開始，持續(xù)了作為預定時間(判斷時間)的第二時間(T2) (s)時(時刻t3)，所有繼電器(5-1至5-η)斷開(OPEN)以中斷高壓電路，此后內部電壓(Vsds)繼續(xù)下降，并且當經過第三時間T3時(時刻t4)，內部電壓(Vsds)變?yōu)榱?。當在時刻t3繼電器(5-1至5-η)斷開(OPEN)時，安全開關(8_1至8_n)斷掉(OFF)的情況下，如果等于或低于預定電壓(Vl)的內部電壓從時刻t2持續(xù)了作為預定時間的第二時間T2以上，則繼電器(5-1至5-η)保持斷開(OPEN)并且在時刻t3之后也不閉合(CLOSE)。注意，盡管在圖3中內部電壓(Vsds)從時刻tl至t4具有梯度以具有衰減時間，但是也可以采用內部電壓(Vsds)實際為零而沒有衰減時間，或者也可以獨立改變預定時間T2。結果，基于操作一個或多個安全開關檢測到電壓的變化，并且并聯設置的多個電池包(4-1至4-η)中的所有繼電器(5-1至5-η)保持在斷開(OPEN)狀態(tài)，使得只要安全開關(8-1至8-η)中的一個斷掉，就完全禁止高壓電路的啟動狀態(tài)，并且即使當進行了疏忽所致的誤操作、如疏忽所致的接通電源操作時，也防止電路被啟動。此外，通過斷掉(OFF)安全開關(8-1至8-η)中的一個就切斷整個電源，從而提高了工作方便性。此外，第一至第η電壓檢測單元9-1至9_η還用作局部電壓檢測單元，該局部電壓檢測單元用于檢測包括安全開關(8-1至8-η)的局部電路的電壓。換句話說，電池包(4-1 至4-η)分別包括局部電壓檢測單元(9-1至9-η)，使得當該局部電壓不超過預定電壓Vl的狀態(tài)持續(xù)了預定時間(判斷時間Τ2)時，所有繼電器(5-1至5-η)保持在斷開狀態(tài)，從而使得只通過檢測電池包(4-1至4-η)的局部電壓就可以確切地探測安全開關(8-1至8-η)的狀態(tài)，從而簡化電路配置。此外，并聯設置的多個電池包(4-1至4-η)分別與控制裝置(14_1至14_η)通信，并且相互傳達自己的和其它的電壓信息(Vsds)，從而與使用單個控制裝置的情況相比便于改變電池包(4-1至4-η)總數，并且能夠針對具有不同容量的車輛選擇設置。實施例2圖4至圖6示出本發(fā)明的實施例2。通過將相同的附圖標記用于具有與上述實施例I中相同功能的部分來描述實施例2。實施例2的特征如下。具體來說，如圖4中所示，該結構被配置為使得在關于并聯安裝有多個電池包的汽車的安全開關的判斷中，利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化來探測時，在繼電器(5-1至5-η)斷開(OPEN)的條件下，比較現有電路的a區(qū)(對應于電阻器Ra的部分)上的測量電壓Va(V)與從電池單元上的總電壓Vb (V)計算出的a區(qū)上的電壓Vba (V)，并且通過這兩個電壓之間的差⑶出現了預定時間(判斷時間)(s)以上，來識別多個安全開關中的一個斷掉這一事實，從而防止所有繼電器(5-1至5-η)都閉合(CLOSE)。因此，如圖4中所示，第一至第n電池包4-1至4_η包括用于檢測實際總電壓的第一至第η實際總電壓檢測單元17-1至17-η和用于檢測局部電路的實際局部電壓的第一至第η實際局部電壓檢測單元18-1至18-η。第一至第η控制裝置14-1至14_η還包括第一至第η局部電壓計算單元19_1至19-η，該第一至第η局部電壓計算單元19-1至19_η用于從第一至第η實際總電壓檢測單元17-1至17-η檢測到的實際總電壓來計算局部電路的局部電壓。當第一至第η實際局部電壓檢測單元18-1至18-η檢測到的第一至第η實際局部電壓處于與局部電壓計算單元19-1至19-η計算出的實際局部電壓的預定范圍相對應的(圖6中所示的誤差系數下限值(VbaX α )和誤差系數上限值(VbaX β )之間的)判斷電壓范圍之外的狀態(tài)持續(xù)了預定時間(圖6中的Τ2所表示的)時，所有繼電器(5-1至5-η)保持在斷開狀態(tài)。
在圖4中，包括電阻器Ra和電阻器Rb的現有電路中的a區(qū)上的測量電壓Va和從電池總電壓Vb計算出的該a區(qū)上的電壓Vba被監(jiān)視。通過下面的公式計算從電池總電壓Vb計算出的a區(qū)上的電壓Vba。Vba = Vb X Ra/ (Ra+Rb)通過下面的公式計算作為單元電壓之和的電池總電壓Vb0Vb = VcnXCn其中Vcn :單元電壓
Cn :每個電池中單元的數目。此外，通過下面的公式檢測安全開關(8-1至8-η)的斷掉。Va < VbaX αVa > VbaX β其中Va a區(qū)上的測量電壓(V)Vba :從Vb計算出的a區(qū)上的電壓(V)α :誤差系數下限值(O < α < I)β :誤差系數上限值(I < β < 2)。此外，當Vba(從Vb計算出的a區(qū)上的電壓)處于誤差系數下限值(VbaX α )和誤差系數上限值(VbaX β)之間的范圍內時，安全開關(8-1至8-η)保持“接通”。接下來，基于圖5中的流程圖描述利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化的探測。如圖5中所示，在程序啟動(步驟Sll)之后，電子控制裝置3計算從單元電壓之和得到的電池總電壓Vb以及從電池總電壓Vb得到的a區(qū)上的電壓Vba。更具體來說，從下面的公式得到電池總電壓(Vba)，Vba = Vb X Ra/ (Ra+Rb)并且從下面的公式得到Vb (步驟S12)。Vb = VcnXCn然后，電子控制裝置3判斷是否在第一至第η電池包4-1中的任一個中建立了 Va< VbaX α或者Va > VbaX β的狀態(tài)，也就是說，比較Vba乘以誤差系數(α，β )獲得的電壓值與a區(qū)上的測量電壓Va (步驟S13)。當步驟S13為“是”時，電子控制裝置3判斷該狀態(tài)是否持續(xù)了預定時間(判斷時間)(步驟S14)。當步驟S14為“是”時，電子控制裝置3斷開(OPEN)所有繼電器(5_1至5_n)(步驟 S15)。另一方面，當步驟S13為“否”或者步驟S14為“否”時，電子控制裝置3閉合(閉合)所有繼電器(5-1至5-η)(步驟S16)。在步驟S15的處理之后或者在步驟S16的處理之后，電子控制裝置3返回到該程序(步驟S17)。接下來，基于圖6中的時序圖描述利用使用了存在于電池總電壓中的電路的電壓變化的探測。如圖6中所示，在所有繼電器(5-1至5-η)處于斷開(OPEN)狀態(tài)的狀態(tài)下，當電池總電壓Vb處于預定值(VcnXCn)時，安全開關(8_1至8_n)從“接通”切換到“斷掉”(時刻tl)，經過第一時間Tl (時刻t2)，之后確認Va < VbaX α或者Va > VbaXP的狀態(tài)，直到經過作為預定時間(判斷時間)的第二時間Τ2(時刻t3)，并且Vba處于該范圍內，繼電器(5-1至5-η)不被閉合(CLOSE)而是斷開(OPEN)以中斷高壓電路。在圖6中，從電池包(4-1至4-η)的內部電壓(單元電壓)之和計算Vb，因此Vb是與時間無關的常數。此外，從Vb計算出的Vba也是與時間無關的常數。如上所述，即使只有一個安全開關被斷掉，內部電壓的變化也被探測，以斷開(OPEN)所有繼電器(5-1至5-η)，從而能夠中斷高壓電路。因此，通過基于電池包(4-1至4-η)的總電壓檢測局部電壓，能夠準確探測到安全開關(8-1至8-η)的狀態(tài)，從而該電路配置能夠為判斷準確性提供自由度。
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此外，并聯設置的多個電池包(4-1至4-η)分別與控制裝置(14_1至14_η)通信，并且相互傳達自己的和其它的電壓信息(Vsds)。這與使用單個控制裝置的情況相比，便于改變電池包(4-1至4-η)的總數，并且能夠針對具有不同容量的車輛選擇設置。工業(yè)h的可利用件根據本發(fā)明的電力供應電路的控制裝置可應用于各種類型的車輛。
權利要求
1.一種電力供應電路的控制裝置，在所述電力供應電路的控制裝置中設置有包括安全開關的多個高壓電池包，所述多個高壓電池包相互并聯連接，并且在所述電力供應電路的控制裝置中設置有能夠切斷來自所述電池包的電力供應的繼電器，根據操作所述安全開關斷開所述繼電器， 其中所述電池包包括電壓探測單元，所述電壓探測單元探測內部電壓，基于操作所述多個安全開關中的一個或多個安全開關以檢測電壓的變化，并且將全部所述繼電器保持在斷開狀態(tài)。
2.根據權利要求I所述的電力供應電路的控制裝置， 其中所述電池包包括局部電壓檢測單元，所述局部電壓檢測單元檢測包括所述安全開關的局部電路的局部電壓，并且當所述局部電壓檢測單元檢測到的局部電壓不超過預定判斷電壓持續(xù)了預定時間時，全部所述繼電器保持在斷開狀態(tài)。
3.根據權利要求I所述的電力供應電路的控制裝置， 其中所述電池包包括實際總電壓檢測單元，其檢測實際總電壓；實際局部電壓檢測單元，其檢測局部電路的實際局部電壓；以及局部電壓計算單元，其根據所述實際總電壓檢測單元檢測到的實際總電壓來計算所述局部電路的局部電壓， 其中當所述實際局部電壓檢測單元檢測到的實際局部電壓處于與所述局部電壓計算單元計算出的實際局部電壓的預定范圍相對應的判斷電壓范圍之外的狀態(tài)持續(xù)了預定時間時，全部所述繼電器保持在斷開狀態(tài)。
4.根據權利要求I所述的電力供應電路的控制裝置， 其中所述多個電池包與各自的控制裝置通信，并且所述控制裝置相互通信并且相互傳達自己的和其它的電壓信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電力供應電路的控制裝置，其中設置有多個高壓電池包，如果任何一個安全開關斷掉，則即使當進行了諸如疏忽所致的通電(ON)操作等疏忽所致的誤操作時，高壓電路的啟動狀態(tài)也被完全禁止，防止電路被啟動，并且通過斷掉(OFF)一個安全開關就切斷整個電力供應，從而提高了工作方便性。在電池包(4-1至4-n)中設置有用于探測內部電壓的電壓探測單元(9-1至9-n)，基于操作一個或多個安全開關(8-1至8-n)以檢測電壓的變化，并且將并聯設置的多個電池包(4-1至4-n)的所有繼電器(5-1至5-n)保持在斷開(OPEN)狀態(tài)。
文檔編號B60L3/00GK102893485SQ201180024140
公開日2013年1月23日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權日2010年5月18日
發(fā)明者佐藤賢治, 鈴木清子 申請人:鈴木株式會社