專利名稱：電池控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池控制器，特別涉及具有單電池電壓檢測部和容 量調(diào)整部的電池控制器，所述單電池電壓檢測部通過電壓檢測線檢測構 成電池組的各個單電池的電壓，所述容量調(diào)整部用于調(diào)整各個單電池的 容量，其具有容量調(diào)整用的電阻、開關元件和控制開關元件的導通截止 的控制部。
背景技術：
以往，作為電池組(組電池)的充電控制系統(tǒng)，使用向電池組的十 端子和一端子連接充放電用裝置進行控制的充放電控制系統(tǒng)。并且，在 近來被實用化的鋰離子電池中，使用測定構成電池組的各個單電池的電 壓、并進行各個單電池的容量調(diào)整(獲取電池平衡)的電池控制器。需 要進行容量調(diào)整的理由如下，如果單電池之間的充電狀態(tài)不同，則作為 電池組可以充放電的容量減少，而且壽命變短。如果是鎳氫電池，則可 以通過使構成電池組的各個單電池處于過充電狀態(tài)來獲取電池平衡，但 是在把非水類的有機溶劑作為電解液的鋰離子電池中，過充電狀態(tài)將導 致電池的安全問題，所以測定各個單電池的電壓的功能、和使單電池之 間的充電狀態(tài)均衡的容量調(diào)整功能是必不可缺的。
作為這種技術，己經(jīng)公知的電池控制器(例如日本特開2005 — 348457 號公報)具有單電池電壓檢測電路和容量調(diào)整電路，所述單電池電壓檢 測電路通過電壓檢測線檢測構成電池組的各個單電池的電壓，所述容量 調(diào)整部用于調(diào)整各個單電池的容量，其具有容量調(diào)整用的電阻、開關元 件和控制開關元件的導通截止的控制部。
圖2表示其結構示例。該示例是進行4個串聯(lián)的單電池的容量調(diào)整 的方式，其構成為向單電池1連接容量調(diào)整用電阻2和內(nèi)置于集成電路5
中的FET6。并且，單電池l的電壓經(jīng)由電阻3、電容器4的RC濾波器 而成為單電池電壓檢測部7的輸入。該RC濾波器是用于應對噪聲的部件， 尤其在發(fā)動機的火花噪聲、逆變噪聲(inverter noise)增多的混合車輛等 中是必不可缺的部件，根據(jù)情況，有時采用特性更加良好的LC濾波器。 旁通控制部8控制FET 6的導通截止，進行各個單電池1的容量調(diào)整。 另外，容量調(diào)整通過由未圖示的上位的控制器接收集成電路的單電池電 壓數(shù)據(jù)，向集成電路5輸出控制指令來進行。
但是，在以往的電池控制器中，在電壓檢測線彼此短路的情況下， 有可能流過大電流并導致發(fā)熱、冒煙、著火等。作為其解決對策，有在 電壓檢測線的單電池側插入熔斷器的方法，但是由于需要向全部電壓檢 測線插入熔斷器，所以具有導致成本升高的缺點。并且，在上述日本特 開2005 — 348457號公報的技術中，將單電池電壓檢測電路和除了容量調(diào) 整用電阻之外的容量調(diào)整電路的構成元件集成在集成電路中，實現(xiàn)了小 型化，但是具有集成電路的端子數(shù)量較多的問題。如果集成電路的端子 數(shù)量增多，則其封裝增大，所以導致成本升高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述情況而提出的，其目的在于，提供一種電池控 制器，其不會增加成本，即使電壓檢測線短路時，安全性也較高。
為了解決上述問題，本發(fā)明的電池控制器具有單電池電壓檢測部和 容量調(diào)整部，所述單電池電壓檢測部通過電壓檢測線來檢測構成電池組 的各個單電池的電壓，所述容量調(diào)整部用于調(diào)整所述各個單電池的容量， 其具有容量調(diào)整用的電阻、開關元件和控制所述開關元件的導通截止的 控制部，該電池控制器的特征在于，在所述電壓檢測線上串聯(lián)地插入所 述電阻，所述單電池電壓檢測部通過所述電阻來檢測所述各個單電池的 電壓，并且所述控制部進行控制，以便在調(diào)整容量時使與調(diào)整對象的單 電池對應的所述開關元件成為導通狀態(tài)，使插入在從所述調(diào)整對象的單 電池的正負極導出的各個所述電壓檢測線上的電阻串聯(lián)連接，而且使該 串聯(lián)連接的電阻與所述調(diào)整對象的單電池并聯(lián)連接。在本發(fā)明中，在電壓檢測線上串聯(lián)地插入容量調(diào)整用電阻，各個單 電池的正負極經(jīng)由電壓檢測線連接到單電池電壓檢測部和開關元件等的 控制電路，所以即使電壓檢測線彼此短路，也能夠限制流過的電流，可 以提高電池控制器的安全性，并且也可以將在本來用于各個單電池的容 量調(diào)整的電阻用作安全對策用，所以能夠防止成本上升。尤其在將單電 池電壓檢測部和容量調(diào)整部中的開關元件和控制部收容在集成電路內(nèi)的 方式中，可以共用用于連接到單電池電壓檢測部的電壓檢測端子、和開
關元件例如FET的漏極、源極等向容量調(diào)整用電阻的通電端子，可以減 少端子數(shù)量，降低集成電路的成本。
在本發(fā)明中，在單電池電壓檢測部檢測單電池電壓時，如果控制部 將與電壓檢測對象的單電池以及該電壓檢測對象的單電池的上位及下位 的單電池對應的開關元件控制為截止狀態(tài)，則在檢測單電池電壓時不會 流過旁通電流，所以不會出現(xiàn)由容量調(diào)整用電阻引起的電壓下降，可以 準確測定單電池電壓。并且，如果控制部每隔一定時間進行控制以切換 電壓檢測對象的單電池，則可以利用例如振蕩電路等簡單電路實現(xiàn)只在 檢測單電池電壓時停止容量調(diào)整用電阻的旁通放電，并檢測單電池電壓 的動作。另外，如果控制部進行控制，以便不同時對在構成電池組的各 個單電池的上位和下位之間相鄰的單電池的容量進行調(diào)整，則可以正常 進行旁通電流的通電。即，假定同時進行相鄰的單電池的旁通放電，則 電流不會流向與共用的電壓檢測線連接的容量調(diào)整用電阻，不會產(chǎn)生電 壓下降，導致大于假定情況的旁通電流通電，使得單電池的容量調(diào)整動 作不能正常發(fā)揮作用。此時，為了使控制變簡單，控制部可以每隔一定 時間進行控制，以將容量調(diào)整對象的單電池從上位或下位側切換為第奇 數(shù)個單電池和第偶數(shù)個單電池。并且，如上所述，優(yōu)選單電池電壓檢測 部和容量調(diào)整部中的開關元件和控制部收容在集成電路內(nèi)。在該方式中， 更優(yōu)選電阻的全部或一部分配置在構成電池組的單電池的附近。此時， 也可以將除了與構成電池組的各個單電池中的最上位的單電池的正極和 最下位的單電池的負極連接的電阻之外的電阻，配置在構成電池組的單 電池的附近。并且，優(yōu)選具有通過電阻與構成電池組的各個單電池并聯(lián)
連接的電容器，電阻和電容器發(fā)揮RC濾波器的作用。這種控制器可以避 免噪聲的影響，適合控制成為混合汽車的電源的電池組。
根據(jù)本發(fā)明，在電壓檢測線上串聯(lián)地插入容量調(diào)整用電阻，各個單 電池的正負極經(jīng)由電壓檢測線連接到單電池電壓檢測部和開關元件等的 控制電路，所以即使電壓檢測線彼此短路，也能夠限制流過的電流，可 以提高電池控制器的安全性，并且也可以將在本來用于各個單電池的容 量調(diào)整的電阻用作安全對策用，所以可以獲得能夠防止成本上升的效果。


圖1是可以適用本發(fā)明的實施方式的電池控制器的方框電路圖。
圖2是以往的電池控制器的方框電路圖。
圖3是表示實施方式的電池控制器的動作順序的時序圖。
圖4是表示實施方式的電池控制器的其他動作順序的時序圖。
具體實施例方式
以下，參照

本發(fā)明涉及的電池控制器的實施方式。 (結構)
如圖1所示，本實施方式的電池控制器10具有單電池電壓檢測部 7，其通過電壓檢測線檢測構成電池組的各個單電池l一l、 1—2、 l一3、 l一4的電壓；容量調(diào)整電路(容量調(diào)整部)，其用于調(diào)整各個單電池1的 容量，具有容量調(diào)整用電阻2 — 1、 2—2、 2—3、 2—4、 2—5、作為使流 向容量調(diào)整用電阻2的旁通電流通電的開關元件的FET 6—1、 6—2、 6 一3、 6—4、和作為控制FET6的導通截止的控制部的旁通控制部8。
單電池電壓檢測部7和旁通控制部8及FET 6 (除容量調(diào)整用電阻2 之外的容量調(diào)整電路)，被收容在集成電路5內(nèi)。集成電路5安裝在作為 電池控制器10的主體的控制基板9上。
在本實施方式中，電池組采用4個串聯(lián)連接的單電池1，從單電池l 的最上位和最下位導出的電壓檢測線與安裝在控制基板9上的集成電路5 的端子連接，并成為集成電路5的動作電源，但是集成電路5的動作電
源也可以從電池組以外的外部(例如控制電池控制器的上位的控制器側) 提供。
容量調(diào)整用電阻2串聯(lián)地插入到電壓檢測線上。即，從單電池l的 正負極導出的電壓檢測線分別通過容量調(diào)整用電阻2連接到集成電路5 的端子，在集成電路5的內(nèi)部從端子連接到單電池電壓檢測部7，并且連 接到FET 6的漏極(通過容量調(diào)整用電阻2從正極導出的電壓檢測線) 或源極(通過容量調(diào)整用電阻2從負極導出的電壓檢測線)。FET6的柵 極連接到旁通控制部8，由旁通控制部8控制FET6的導通、截止。
在容量調(diào)整用電阻2連接的端子之間并聯(lián)連接著電容器4一 1 、4一2、 4一3、 4一4，電容器4與容量調(diào)整用電阻2—起形成針對單電池電壓檢 測部7的RC濾波器。并且，在以往的電池控制器中，插入了RC濾波器 以削減對單電池電壓檢測部的噪聲(參照圖2)，但在本實施方式中，容 量調(diào)整用電阻2兼作為RC濾波器R，所以只要選定合適的C的容量， 則可以獲得與以往相同的頻率特性。另外，在本實施方式中，容量調(diào)整 用電阻2—1、 2 — 5安裝在控制基板9上，容量調(diào)整用電阻2—2、 2—3、 2—4配置在單電池1的附近，并連接到控制基板9。 (動作)
下面，說明本實施方式的電池控制器10的動作。另外，控制主體也 可以是安裝在集成電路5內(nèi)的未圖示的CPU，還可以是由上位的控制器 來進行控制。
首先，在單電池電壓檢測部7檢測單電池電壓時，旁通控制部8將 與電壓檢測對象的單電池1、以及該電壓檢測對象的單電池1的上位及下 位的單電池對應的FET 6控制為截止狀態(tài)。這是為了使流向容量調(diào)整用 電阻2的旁通電流截止，使單電池電壓檢測部7在不存在因旁通電流導 致的電壓下降的狀態(tài)下準確地檢測電壓。每隔一定時間對單電池1 —1、 1 一2、 l一3、 l一4按順序重復該動作，由此可以在將旁通電流截止的狀態(tài) 下定期地準確檢測單電池電壓。
并且，電壓檢測只要以合適的時間間隔實施即可，所以通過在不進 行電壓檢測的時間內(nèi)進行各個單電池1的容量調(diào)整，可以實施電池平衡
動作。旁通控制部8在調(diào)整容量時進行控制，以使與容量調(diào)整對象的單
電池1對應的FET 6成為導通狀態(tài)，使插入在從調(diào)整對象的單電池1的 正負極導出的各個電壓檢測線上的容量調(diào)整用電阻2串聯(lián)連接，而且使 該串聯(lián)連接的容量調(diào)整用電阻與容量調(diào)整對象的單電池1并聯(lián)連接。
圖3表示此時的各部分的動作順序。在圖3中，如果在記載為旁通 控制的時間中進行使FET 6成為導通狀態(tài)(不需要容量調(diào)整時保持為截 止狀態(tài))的控制，則可以一面進行電壓檢測動作一面進行各個單電池1 的容量調(diào)整動作。
為了進行控制以便不同時對在各個單電池1的上位和下位之間相鄰 的單電池的容量進行調(diào)整，只要在控制側進行控制以使相鄰的單電池1 的旁通不同時導通即可?；蛘撸部梢赃M行控制以便每隔一定時間將容 量調(diào)整對象的單電池從上位或下位側切換為第奇數(shù)個和第偶數(shù)個單電 池。圖4表示該情況時的各部分的動作順序。在該示例中，每當進行全 部單電池1的電壓檢測動作時，進行控制將旁通控制對象切換為第奇數(shù) 個和第偶數(shù)個的單電池。 (效果等)
下面說明本實施方式的電池控制器10的效果。
在本實施方式的電池控制器10中，在電壓檢測線上串聯(lián)地插入容量 調(diào)整用電阻2，各個單電池1的正負極經(jīng)由電壓檢測線連接到集成電路5， 所以即使電壓檢測線彼此短路，也能夠限制流過的電流，可以提高電池 控制器10的安全性，并且也可以將本來用于各個單電池1的容量調(diào)整的 電阻用作安全對策用，所以能夠防止成本上升。
并且，在本實施方式的電池控制器10中，在控制基板9外部的單電 池l的附近配置有容量調(diào)整用電阻2—2、 2—3、 2—4。因此，在產(chǎn)生電 壓檢測線之間的短路時，可以利用電阻限制電流，可以防止發(fā)展到冒煙 和著火等狀態(tài)。另外，由于利用兩個容量調(diào)整用電阻進行對單電池1的 容量調(diào)整，所以能夠抑制各個容量調(diào)整用電阻2的發(fā)熱。并且，比較圖l 和圖2可知，能夠減少包括容量調(diào)整用電阻2在內(nèi)的電阻的數(shù)量。
并且，由于將單電池電壓檢測部7、旁通控制部8和FET 6收容在集成電路5內(nèi)，所以能夠共用用于連接到單電池電壓檢測電路的端子、 和FET6的漏極、源極等向容量調(diào)整用電阻2的通電端子，可以減少端子 數(shù)量，降低集成電路的成本。在圖2所示的以往示例中，端子數(shù)量為9 個，但在本實施方式中，如圖1所示為7個。
另外，在本實施方式中，示出了將容量調(diào)整用電阻2—1、 2 — 5安裝 在控制基板9上的示例，但本發(fā)明不限于此，也可以將容量調(diào)整用電阻2 一l、 2—5與容量調(diào)整用電阻2—2、 2 — 3、 2—4相同地配置在控制基板 9外部的單電池1的附近。 (產(chǎn)業(yè)上的可利用性)
本發(fā)明提供不會提高成本、即使電壓檢測線短路時安全性也較高的 電池控制器，所以有助于電池控制器的制造及銷售，具有產(chǎn)業(yè)上的可利 用性。
權利要求
1.一種電池控制器，其具有單電池電壓檢測部和容量調(diào)整部，所述單電池電壓檢測部通過電壓檢測線來檢測構成電池組的各個單電池的電壓，所述容量調(diào)整部用于調(diào)整所述各個單電池的容量，其具有容量調(diào)整用的電阻、開關元件和控制所述開關元件的導通截止的控制部，其特征在于，在所述電壓檢測線上串聯(lián)地插入所述電阻，所述單電池電壓檢測部通過所述電阻來檢測所述各個單電池的電壓，并且所述控制部進行控制，以便在調(diào)整容量時使與調(diào)整對象的單電池對應的所述開關元件成為導通狀態(tài)，使插入在從所述調(diào)整對象的單電池的正負極導出的各個所述電壓檢測線上的電阻串聯(lián)連接，而且使該串聯(lián)連接的電阻與所述調(diào)整對象的單電池并聯(lián)連接。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電池控制器，其特征在于，在所述單電池電壓檢測部檢測單電池電壓時，所述控制部將與電壓檢測對象的單電池 以及該電壓檢測對象的單電池的上位及下位的單電池對應的開關元件控 制為截止狀態(tài)。
3. 根據(jù)權利要求2所述的電池控制器，其特征在于，所述控制部每 隔 一 定時間進行控制以切換所述電壓檢測對象的單電池。
4. 根據(jù)權利要求3所述的電池控制器，其特征在于，所述控制部進 行控制，以便不同時對在構成所述電池組的各個單電池的上位和下位之 間相鄰的單電池的容量進行調(diào)整。
5. 根據(jù)權利要求4所述的電池控制器，其特征在于，所述控制部每 隔一定時間進行控制，以將所述調(diào)整對象的單電池從上位或下位側切換 為第奇數(shù)個單電池和第偶數(shù)個單電池。
6. 根據(jù)權利要求5所述的電池控制器，其特征在于，所述單電池電 壓檢測部、所述容量調(diào)整部中的所述開關元件和所述控制部收容在集成 電路內(nèi)。
7，根據(jù)權利要求l所述的電池控制器，其特征在于，所述電阻的全 部或一部分配置在構成所述電池組的單電池的附近。
8. 根據(jù)權利要求7所述的電池控制器，其特征在于，除了與構成所述電池組的各個單電池中的最上位的單電池的正極和最下位的單電池的 負極連接的電阻之外的電阻，配置在構成所述電池組的單電池的附近。
9. 根據(jù)權利要求l所述的電池控制器，其特征在于，所述電池控制 器還具有通過所述電阻與構成所述電池組的各個單電池并聯(lián)連接的電容 器，所述電阻和所述電容器發(fā)揮RC濾波器的作用。
10. 根據(jù)權利要求9所述的電池控制器，其特征在于，所述電池控 制器控制作為混合汽車的電源的電池組。
全文摘要
提供一種即使電壓檢測線短路時安全性也較高的電池控制器。電池控制器(10)具有單電池電壓檢測部(7)，其通過電壓檢測線檢測構成電池組的各個單電池(1)的電壓；容量調(diào)整電路，其用于調(diào)整單電池(1)的容量，具有容量調(diào)整用電阻(2)、開關元件(6)和控制開關元件(6)的導通截止的旁通控制部(8)。在檢測線上串聯(lián)地插入電阻(2)，電壓檢測部(7)通過電阻(2)檢測單電池(1)的電壓，旁通控制部(8)進行控制，以在調(diào)整容量時使與調(diào)整對象的單電池(1)對應的開關元件(6)成為導通狀態(tài)，使插入在從調(diào)整對象的單電池(1)的正負極導出的各個檢測線上的電阻(2)串聯(lián)連接，而且使該串聯(lián)連接的電阻(2)與調(diào)整對象的單電池并聯(lián)連接。
文檔編號H01M10/44GK101350531SQ200810088628
公開日2009年1月21日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2007年7月19日
發(fā)明者山內(nèi)辰美, 工藤彰彥, 水流憲一朗, 江守昭彥, 菊地睦, 長岡正樹 申請人:日立車輛能源株式會社