本發(fā)明涉及一種用于管理通過組裝多個(gè)電池單元(cell)而形成的組裝電池(電池組)的狀態(tài)的溫度檢測裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)地，已知使用電動機(jī)(電機(jī))作為驅(qū)動源的諸如電動車輛(EV)和混合動力車輛(HEV)這樣的行駛車輛。這種車輛裝備有用于將電力供給到電機(jī)的電池(儲電裝置)。例如，作為電池，使用了鋰離子電池單元。在電池的充電和放電過程中(特別地，當(dāng)在完全充電狀態(tài)繼續(xù)充電時(shí)，并且當(dāng)大電流由于持續(xù)的高負(fù)荷狀態(tài)而繼續(xù)流動時(shí))，電池產(chǎn)生熱，并且電池的溫度升高。當(dāng)電池的溫度升高時(shí)，電池的輸出特性能夠改變，結(jié)果，優(yōu)選地在考慮電池的溫度之后對電池進(jìn)行充電和放電。

另一方面，由于用于驅(qū)動車輛的電機(jī)的電池要求高輸出電壓，所以通常使用通過組裝多個(gè)電池單元(單位電池單元)而形成的組裝電池(電池組)。在該組裝電池中，組裝電池的內(nèi)部可能具有由于每個(gè)電池單元的散熱的程度不同的事實(shí)而導(dǎo)致的溫度分布，結(jié)果，期望管理每個(gè)電池單元的溫度。

例如，一種傳統(tǒng)的溫度檢測裝置(在下文中稱為“傳統(tǒng)裝置”)構(gòu)造成使用多個(gè)溫度傳感器來檢測組裝電池(電池組)的溫度。具體地，在傳統(tǒng)裝置中，多個(gè)溫度傳感器(具有比電池單元的數(shù)量少的數(shù)量)沿著組裝電池中的電池單元的布置方向布置。作為一個(gè)實(shí)例，在傳統(tǒng)裝置中，對于100個(gè)以上的電池單元布置三個(gè)溫度傳感器。并且，傳統(tǒng)裝置構(gòu)造成基于溫度傳感器的輸出值和其它參數(shù)(例如，環(huán)境溫度或冷卻空氣量)來推算組裝電池的內(nèi)部的溫度。另外，作為溫度傳感器，使用了諸如熱敏電阻器這樣的溫感元件。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

[專利文獻(xiàn)1]：JP-A-2011-222133

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的問題

傳統(tǒng)裝置通過數(shù)量比電池單元的數(shù)量少的溫度傳感器來推算組裝電池的溫度。結(jié)果，存在這樣的情況：當(dāng)溫度傳感器的數(shù)量相對于電池單元的數(shù)量不足時(shí)，傳統(tǒng)裝置不能高分辨率地掌握組裝電池的內(nèi)部的溫度狀態(tài)。此外，由于傳統(tǒng)裝置設(shè)置有用于各個(gè)溫度傳感器的一對檢測線(連接于溫度傳感器的配線)，所以當(dāng)增加溫度傳感器的數(shù)量以提高溫度檢測的分辨率時(shí)，檢測線的數(shù)量也與溫度傳感器的數(shù)量成比例地增加。結(jié)果，許多檢測線布線在存放組裝電池的外殼內(nèi)的有限空間中，并且檢測線的布線工作可能變得復(fù)雜化。從而，傳統(tǒng)裝置在溫度檢測的分辨率的提高與檢測線的布線的可操作性之間具有矛盾的關(guān)系。

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種溫度檢測裝置，其在高分辨率地檢測檢測線的溫度狀態(tài)的同時(shí)具有良好的檢測線的布線可操作性。

解決問題的方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置具有下面的(1)至(3)的特征。

(1)一種檢測組裝有多個(gè)電池單元的組裝電池的溫度的溫度檢測裝置，該溫度檢測裝置包括：

多個(gè)檢測電路，該多個(gè)檢測電路分別對應(yīng)于所述多個(gè)電池單元，

一對檢測線，該一對檢測線將所述多個(gè)檢測電路并聯(lián)電連接，和

處理部，該處理部將正弦波檢測信號通過分壓電阻器輸入到所述一對檢測線，從而檢測所述多個(gè)電池單元中的各個(gè)電池單元的溫度，

其中，所述多個(gè)檢測電路中的各個(gè)檢測電路包括串聯(lián)連接了感溫電阻器、線圈和電容器的電路，該感溫電阻器的電氣特性與溫度相對應(yīng)地改變。

(2)根據(jù)以上(1)的溫度檢測裝置，

其中，所述多個(gè)檢測電路中的各個(gè)檢測電路中的線圈的電感和電容器的電容被設(shè)定成使得，所述多個(gè)檢測電路中的各個(gè)檢測電路的共振頻率是彼此不同的值，并且

其中，在改變所述正弦波檢測信號的頻率以對應(yīng)于所述多個(gè)檢測電路中的各個(gè)檢測電路的共振頻率時(shí)，所述處理部將所述正弦波檢測信號輸入到所述一對檢測線。

(3)根據(jù)以上(2)的溫度檢測裝置，

其中，基于施加到所述分壓電阻器的電壓，所述處理部計(jì)算所述正弦波檢測信號的頻率與所述共振頻率相對應(yīng)的各個(gè)所述檢測電路中的所述感溫電阻器的電阻值，并且

其中，基于所述感溫電阻器的電阻值，所述處理部檢測設(shè)置有與所述共振頻率相對應(yīng)的所述多個(gè)檢測電路的所述多個(gè)電池單元中的各個(gè)電池單元的溫度。

發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)本發(fā)明，多個(gè)檢測電路形成為對應(yīng)于作為溫度檢測對象的電池單元(即，檢測電路與電池單元以一對一關(guān)系相對應(yīng))，結(jié)果能夠檢測每個(gè)電池單元的溫度狀態(tài)。此外，由于所有的檢測電路共享一對(兩個(gè))檢測線，所以不需要對每個(gè)檢測電路形成檢測線。因此，能夠提供一種溫度檢測裝置，其在高分辨率地檢測組裝電池的溫度狀態(tài)的同時(shí)具有良好的檢測線的布線可操作性。

以上已經(jīng)簡要描述了本發(fā)明。此外，通過參考附圖通讀下面描述的用于實(shí)施本發(fā)明的形態(tài)(在下文中稱為“實(shí)施例”)，本發(fā)明的細(xì)節(jié)將變得更加明顯。

附圖說明

圖1是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度檢測裝置的構(gòu)造的說明圖。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度檢測裝置的電路構(gòu)造的說明圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度檢測裝置中的各個(gè)檢測電路的電感、電容和共振頻率的一個(gè)實(shí)例的圖。

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度檢測裝置的溫度檢測處理的流程圖。

參考標(biāo)記列表

1 溫度檢測裝置

10 檢測電路

Rth1～Rth6 電阻器

L1～L6 線圈

C1～C6 電容器

15a、15b 一對檢測線

21 分壓電阻器

23 處理部

具體實(shí)施方式

如圖1和2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的溫度檢測裝置(在下文中稱為“溫度檢測裝置1”)用于管理組裝電池100的狀態(tài)。

組裝電池100通過電連接多個(gè)電池單元101而形成。在該實(shí)施例中，組裝電池100包括六個(gè)電池單元101。多個(gè)電池單元101在層疊于電池單元101的厚度方向上的狀態(tài)下被存放在模塊外殼(未示出)中。

另外，多個(gè)電池單元101中的每個(gè)電池單元均由一個(gè)電池單元元件構(gòu)成，或者通過電連接多個(gè)電池單元元件而構(gòu)成。作為電池單元101，例如，能夠使用鋰離子電池單元。由于鋰離子電池單元在高溫下通常具有大的特性改變，所以期望盡可能嚴(yán)格地管理溫度。

溫度檢測裝置1具有：多個(gè)檢測電路10，該多個(gè)檢測電路10分別形成為對應(yīng)于多個(gè)電池單元101；一對檢測線15，該一對檢測線15將多個(gè)檢測電路并聯(lián)連接；和檢測處理器20，該檢測處理器20用于將溫度檢測的信號輸入到檢測線15，并且還基于來自檢測線的輸出檢測電池單元101的溫度。

多個(gè)檢測電路10中的每個(gè)檢測電路都是獨(dú)立電路。該實(shí)施例構(gòu)造成形成分別與六個(gè)電池單元101對應(yīng)的六個(gè)檢測電路10，并且在各個(gè)檢測電路10與各個(gè)電池單元101之間具有一對一關(guān)系。另外，在圖2中，為了識別多個(gè)檢測電路10的目的，將從“S1”至“S6”的標(biāo)號分別賦予檢測電路10。

各個(gè)檢測電路10是用于檢測對應(yīng)的電池單元101的溫度的電路，并且對每個(gè)電池單元101都形成檢測電路10(一個(gè)檢測電路10形成在一個(gè)電池單元101上)。各個(gè)檢測電路10是通過將電阻器、線圈和電容器串聯(lián)連接而形成的電路(RLC電路)。

具體地，第一檢測電路10(S1)是包括電阻器Rth1、線圈L1和電容器C1的RLC電路。相似地，第二檢測電路10(S2)是包括電阻器Rth2、線圈L2和電容器C2的RLC電路，并且第三檢測電路10(S3)是包括電阻器Rth3、線圈L3和電容器C3的RLC電路，并且第四檢測電路10(S4)是包括電阻器Rth4、線圈L4和電容器C4的RLC電路，并且第五檢測電路10(S5)是包括電阻器Rth5、線圈L5和電容器C5的RLC電路，并且第六檢測電路10(S6)是包括電阻器Rth6、線圈L6和電容器C6的RLC電路。

電阻器Rth1至Rth6設(shè)置為與對應(yīng)的電池單元101進(jìn)行熱接觸(換句話說，使得電池單元101的熱能夠傳遞到相應(yīng)的電阻器)。各個(gè)電阻器Rth1至Rth6是電氣特性響應(yīng)于溫度而改變的感溫電阻器。例如，能夠使用熱敏電阻器作為電阻器Rth1至Rth6。

在各個(gè)檢測電路10中，將線圈L1至L6的電感以及電容器C1至C6的電容設(shè)定成使得各個(gè)檢測電路10的共振頻率(固有頻率)變?yōu)椴煌怠?/p>

作為一個(gè)實(shí)例，如圖3所示，在該實(shí)施例(溫度檢測裝置1)中，將所有的線圈L1至L6的電感L設(shè)定為47μH。將電容器C1至C6的電容C分別設(shè)定為0.1μF、0.15μF、0.22μF、0.33μF、0.47μF和0.56μF。檢測電路10的共振頻率f0是73.4kHz、59.9kHz、49.5kHz、40.4kHz、33.9kHz和31.0kHz。

一對檢測線15將六個(gè)檢測電路10并聯(lián)連接。一對檢測線15中的第一檢測線15a連接于各個(gè)檢測電路10的電阻器Rth1至Rth6側(cè)，并且第二檢測線15b連接于各個(gè)檢測電路10的電容器C1至C6側(cè)。用于施加電源電壓Vcc的電源30連接在第一檢測線15a與第二檢測線15b之間。另外，第二檢測線15b接地。

檢測處理器20包括分壓電阻器21、電壓傳感器22、處理部23和電源30。

分壓電阻器21連接于第一檢測線15a。從電源30輸出的電壓(換句話說，下面描述的正弦波檢測信號)通過檢測線15施加到分壓電阻器21和多個(gè)檢測電路10。即，電源30的電壓分壓給分壓電阻器21和多個(gè)檢測電路10。在下文中，將分壓電阻器21的電阻值設(shè)定為“r”。

電壓傳感器22是用于檢測施加到分壓電阻器21的電壓的傳感器。

處理部23檢測各個(gè)電池單元101的溫度。作為處理部23，能夠使用主要包括CPU、ROM、RAM和I/O接口的微型計(jì)算機(jī)。例如，處理部23能夠通過分壓電阻器21將具有特定頻率的正弦波檢測信號供給到一對檢測線15，并且檢測施加到分壓電阻器21的電壓。

電源30是具有可變頻率的AC電源，并且由處理部23控制，并且輸出具有特定頻率的正弦波檢測信號(AC電壓)。電源30能夠由例如逆變器電路構(gòu)成。然而，電源30不限于該逆變器電路。

在下文中將描述溫度檢測裝置1中的溫度檢測的原理。

當(dāng)輸入到一對檢測線15的正弦波檢測信號的頻率與檢測電路S1至S6中的任意檢測電路(例如，檢測電路S1)的共振頻率f0匹配時(shí)，其檢測電路(例如，檢測電路S1)改變?yōu)楣舱駹顟B(tài)。在處于共振狀態(tài)的檢測電路10(S1)中，電容器C1至C6與線圈L1至L6的電勢抵消，結(jié)果能夠?qū)⒕€圈和電容器的合成阻抗視為0Ω。換句話說，流經(jīng)具有與正弦波檢測信號的頻率相匹配的共振頻率的檢測電路(S1)的電流變?yōu)樽畲笾?，并且流?jīng)其它檢測電路(S2至S6)的電流變得相對小(當(dāng)共振頻率之間的差足夠大時(shí)，能夠視為大致是零)。

在這種情況下，能夠掌握所有的電路的阻抗作為分壓電阻器21的電阻值r與處于共振狀態(tài)的檢測電路10的電阻器(Rth1)的電阻值R之和。結(jié)果，當(dāng)利用電壓傳感器22檢測分壓電阻器21中的電壓Vr時(shí)，能夠基于檢測的電壓Vr、輸入電壓(電源電壓Vcc)和分壓電阻器21的電阻值r得到處于共振狀態(tài)的檢測電路10(S1)的電阻器(Rth1)的電阻值R。

此外，由于檢測電路10的電阻器Rth1至Rth6具有溫度敏感的特性，所以能夠基于電阻值R來確定設(shè)置有電阻器(檢測電路S1)的電池單元101的溫度。即，由于檢測電路10的電阻器Rth1至Rth6與電池單元101進(jìn)行熱接觸，所以確定的溫度代表電池單元101的溫度。

在下文中將參考圖4描述溫度檢測裝置1中的溫度檢測處理的過程。以預(yù)定的周期調(diào)用由圖4的流程圖示出的處理，并且由處理部23執(zhí)行。

例如，當(dāng)處理部23在預(yù)定時(shí)間開始處理時(shí)，處理部23在步驟10(S10)中設(shè)定正弦波檢測信號的頻率。在本溫度檢測處理中，處理部23將正弦波檢測信號輸入到一對檢測線15，同時(shí)將正弦波檢測信號的頻率改變?yōu)閷?yīng)于多個(gè)檢測電路10中的各個(gè)檢測電路的共振頻率。在本步驟中，處理部23從六個(gè)檢測電路S1至S6之中選擇與用于檢測溫度的電池單元101相對應(yīng)的檢測電路(S1至S6中的一個(gè)檢測電路)的共振頻率f0，并且將該共振頻率設(shè)定為正弦波檢測信號的頻率。

接著，在步驟11(S11)中，處理部23控制電源30，并且輸出在步驟10中設(shè)定的頻率的正弦波檢測信號。輸出的正弦波檢測信號輸入到分壓電阻器21和一對檢測線15。

然后，在步驟12(S12)中，處理部23通過電壓傳感器22來檢測分壓電阻器21中的電壓。

然后，在步驟13(S13)中，處理部23計(jì)算設(shè)置有與步驟10中設(shè)定的頻率(共振頻率f0)相對應(yīng)的檢測電路10的電池單元101的溫度。具體地，處理部23基于分壓電阻器21的電壓計(jì)算該檢測電路10的電阻器Rth1至Rth6的電阻值R。然后，處理部23基于計(jì)算的電阻值R來計(jì)算電池單元101的溫度。因此，檢測了與步驟10(S10)中選擇的檢測電路(S1至S6中的一個(gè)檢測電路)相對應(yīng)的電池單元101的溫度。

然后，在步驟14(S14)中，處理部23判定是否存在要檢測溫度的下一個(gè)電池單元101。當(dāng)不存在下一個(gè)電池單元101時(shí)，處理部23在步驟14中做出“否”的判定，并且判定例程立即結(jié)束。另一方面，當(dāng)存在下一個(gè)電池單元101時(shí)，處理部23在步驟14中做出“是”的判定，并且返回步驟10。然后，在步驟10中，處理部23在六個(gè)電池單元101之中選擇尚未檢測溫度的新的電池單元101。處理部23選擇與選擇的電池單元101相對應(yīng)的檢測電路(S1至S6中的一個(gè)檢測電路)的共振頻率f0，并且使用該共振頻率f0作為正弦波檢測信號的頻率來檢測其電池單元101的溫度。處理部23重復(fù)以上處理，直到檢測作為溫度檢測對象的所有電池單元101的溫度為止。

根據(jù)如上所述的實(shí)施例的溫度檢測裝置1，六個(gè)檢測電路10形成為對應(yīng)于六個(gè)電池單元101，結(jié)果能夠檢測各個(gè)電池單元101的溫度狀態(tài)。此外，所有的檢測電路10共享一對檢測線15，并從而，不需要對每個(gè)檢測電路10形成一對檢測線15。因此，能夠提供一種溫度檢測裝置1，該溫度檢測裝置1在高分辨率地檢測組裝電池100的溫度狀態(tài)的同時(shí)，具有良好的檢測線15的布線可操作性。

這里，在下面的(1)至(3)中簡要概括并列出了上述根據(jù)本發(fā)明的溫度檢測裝置的實(shí)施例的特征。

(1)一種檢測組裝有多個(gè)電池單元(101)的組裝電池(100)的溫度的溫度檢測裝置(1)，該溫度檢測裝置(1)包括：

多個(gè)檢測電路(S1至S6)，該多個(gè)檢測電路分別對應(yīng)于所述多個(gè)電池單元，

一對檢測線(15a、15b)，該一對檢測線將所述多個(gè)檢測電路并聯(lián)電連接，和

處理部(23)，該處理部將正弦波檢測信號通過分壓電阻器輸入到所述一對檢測線，從而檢測所述多個(gè)電池單元(21)中的各個(gè)電池單元的溫度，

其中，所述多個(gè)檢測電路(S1至S6)中的各個(gè)檢測電路均包括其中串聯(lián)連接了電氣特性響應(yīng)于溫度而改變的感溫電阻器(Rth1等)、線圈(L1等)和電容器(C1等)的電路。

(2)根據(jù)以上(1)的溫度檢測裝置，

其中，將所述多個(gè)檢測電路(S1至S6)中的各個(gè)檢測電路中的線圈(L1等)的電感和電容器(C1等)的電容設(shè)定成使得所述多個(gè)檢測電路(S1至S6)中的各個(gè)檢測電路的共振頻率(f0)是彼此不同的值，并且

其中，在改變所述正弦波檢測信號的頻率以使所述正弦波檢測信號的頻率對應(yīng)于所述多個(gè)檢測電路中的各個(gè)檢測電路的共振頻率的同時(shí)，所述處理部(23)將所述正弦波檢測信號輸入到所述一對檢測線(15a、15b)。

(3)根據(jù)以上(2)的溫度檢測裝置，

其中，所述處理部(23)基于施加到所述分壓電阻器(21)的電壓來計(jì)算其中所述正弦波檢測信號的頻率與所述共振頻率(f0)相對應(yīng)的各個(gè)所述檢測電路(S1至S6)中的所述感溫電阻器(Rth1等)的電阻值，并且

其中，所述處理部(23)基于所述感溫電阻器(Rth1等)的電阻值來檢測分別設(shè)置有與所述共振頻率相對應(yīng)的所述多個(gè)檢測電路(S1至S6)的所述多個(gè)電池單元(101)中的各個(gè)電池單元的溫度。

已經(jīng)參考特定實(shí)施例詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，能夠在不改變本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種修改或改進(jìn)。

例如，在上述實(shí)施例中，將構(gòu)成組裝電池100的電池單元的數(shù)量設(shè)定為六個(gè)，但是電池單元的數(shù)量不特別限于此。此外，在上述實(shí)施例中，構(gòu)成組裝電池100的所有的電池單元101是溫度檢測對象，并且檢測電路S1至S6分別形成為對應(yīng)于電池單元101，但是可以僅將從組裝電池100之中選擇的一部分電池單元101作為溫度檢測對象。

此外，除了車輛的電池之外，本發(fā)明的溫度檢測裝置還能夠應(yīng)用于例如安裝在電氣設(shè)施和移動電話中的電池。

本申請基于2014年9月10日提交的日本專利申請(專利申請No.2014-184074)，并且該專利申請的內(nèi)容通過引用并入此處。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明能夠在高分辨率地檢測組裝電池的溫度狀態(tài)的同時(shí)提高檢測線的布線可操作性。具有該效果的本發(fā)明對于用于檢測組裝電池的溫度狀態(tài)的溫度檢測裝置是有用的。