电源控制器、电动车和电池控制单元制造技术

电压测量部分２００测量电池组７的每一块的电压Ｖｎ，同时，电流测量电路２０１测量电流Ｉｎ，计数器２０６统计功率计算部分２０３对电流和每一块的电压求乘积所得的有效负载功率Ｐｎ超过允许功率计算部分２０５所计算出的允许功率值的次数，从而，当计数值等于或高于一个预定值时，判断部分２０７输出接触器打开请求信号Ｃｏｐｅｎ，以使接触器进入打开状态和保护电池组。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制负载和电池组之间连接状态的电源控制器，尤其涉及一种通过将来自电池组的DC电力转换成AC电力并将其提供给电动机而行驶的电动车中的变换器和电池组之间的连接状态的控制技术，该电池组是通过组合多个二次电池而形成的，所述电池组是电动车中安装的驱动电源，例如，所述电动车具体是纯电动车(PEV)、混合电动车(HEV)以及具有燃料电池和二次电池的混合电动车等。
技术介绍
当使用诸如镍氢二次电池、锂二次电池等二次电池时，必须避免过度放电和过度充电。如果二次电池严重过度放电或过度充电，则该电池内电解质的电解产生气体，这将降低二次电池的使用寿命并且使二次电池性能恶化。另一方面，在纯电动车(PEV)和所谓的混合电动车(HEV)中所使用的电池控制方法不仅包括使用功率运转控制(放电控制)获取推进力，而且还包括使用再生控制(充电控制)为该车辆行驶所用的电动机恢复制动力，在PEV中，电动机基于来自组合多个二次电池而形成的电池组的能量，产生推进力，在HEV中，既安装了电动机，还安装了引擎。例如，日本专利No.3360499描述了一种再生制动控制装置，其安装在包括电动机的电动车中。该再生制动控制装置包括确定模块，用于基于二次电池状况确定充电功率上限值；控制模块，用于基于充电功率上限值和电动机的转动速度，控制再生制动力的控制目标的上限；以及降低模块，用于当电池电压超过预定允许值时降低再生制动力的控制目标。此外，日本2003-219510A描述了一种充电/放电控制装置，包括充电/放电功率限制模块，用于控制充电/放电功率，从而避免超出过度充电/放电功率上限值，过度充电/放电功率上限值随着二次电池中存储的电荷量和温度而改变。此外，日本H10-94101A描述了一种电子装置，其包括紧急情况强制切断模块，用于当车辆遇到预定紧急情况时自动执行向电动机供电的电存储器件的强制切断。基于上面的描述，应当相信为了根据二次电池的状况，即电压、温度和存储的电荷，维持电池的允许充电/放电功率值和允许充电/放电电压值，必须进行控制。此外，应当相信为了确保车辆的安全，以及与此同时，在有些情况下，在导致车辆电源控制装置过度充电、过度放电、故障或严重电池寿命恶化的情况下督促用户维修它，必须切断向电动机的电力。有时，由于驱动电动车所用的二次电池的功率要求较高，通常使用由多个串联单电池构成的电池组。如JP H11-248757A中所描述的那样，通过使用多个电压源的飞速电容电路，可以进行电压测量，同时在简单电路的帮助下，维持测量系统和电压源之间的绝缘。此外，根据传统技术，监视电池组的功率或电压，当这些值中任意之一超过允许充电功率值或允许上限电压值时，或当它们低于允许放电功率值或允许的下限电压值时，切断电池组和电动机之间的连接。但是，在上述传统技术中，电池组被分为多个块，通过将电压传感器测量的每一块的电压相加，计算出该电池组的电压。此外，例如，基于通过计算电流传感器所测量的电流和该相加所得的电池组电压的乘积的综合值，判断电池组功率是否超过允许充电功率值。因此，上述传统技术的问题在于计算和决策需要时间，当脉冲方式的功率在很短时间内超过允许充电功率值时，就无法进行检测。这导致二次电池使用寿命的降低和性能恶化。
技术实现思路
鉴于上述问题，提出了本专利技术，本专利技术的一个目的是提供一种电源控制器，通过可靠地保护二次电池，它能够防止二次电池性能恶化和使用寿命的降低以及提高性能，还提供一种通过安装该电源控制器来确保安全性的电动车，此外还提供一种用于控制电池组状况的电池控制单元。为了实现上述目的，本专利技术的电源控制器是一种用于控制电池组和负载之间的连接状态的电源控制器，所述电池组是通过将作为二次电池的多个(如144个)单电池或单元电池进行组合而形成的，所述负载连接到所述电池组，所述电源控制器包括接触切换装置(一个正端电源接触器和一个负端电源接触器)，设置在所述电池组和所述负载之间；电压测量部分，用于在时序基础上逐块地测量电压(Vn，n＝1～12)，每一块都包含来自所述电池组的预定数量(如12个)的单电池或单元电池；电流测量电路，用于在所述电压测量部分测量每一块的电压的同时测量所述电池组中流动的电流(In)；功率计算部分，用于通过计算从所述电压测量部分获得的每一块的电压和从所述电流测量电路获得的电流的乘积，计算每一块的功率(Pn)；计数器，用于统计由所述功率计算部分计算出的每一块的功率超过允许功率值(允许充电功率值Pcn、允许放电功率值Pdn)的次数；以及控制电路(接触器控制电路)，用于当所述计数器的计数值等于或大于预定值时控制所述接触切换装置转为打开状态。基于上述特征，在每一块的电压获取时机，可以快速判断电池组的有效负载功率是否已超过允许功率值，从而实现早期电池组故障诊断。因此，可以防止二次电池使用寿命的降低和性能恶化。此外，在本专利技术的电源控制器的一个优选实施例中，所述电压测量部分包括第一开关电路、第二开关电路、电容、第三开关电路和电压测量电路。所述第一开关电路包括第一开关单元组，所述第一开关单元组的一端连接到构成所述电池组的每隔一块的一端，所述第一开关单元组的另一端共同连接到第一电位检测线。所述第二开关电路具有第二开关单元组，所述第二开关单元组的一端连接到构成所述电池组的每隔一块的另一端，所述第二开关单元组的另一端共同连接到第二电位检测线，以及，在形成所述第一开关单元组一部分的第一开关单元进入ON状态的同时使形成所述第二开关单元组一部分的第二开关单元进入ON状态并且在所述第一开关单元进入OFF状态的同时使所述第二开关单元进入OFF状态之后，在形成所述第一开关单元组一部分的下一个第一开关单元进入ON状态的同时使所述第二开关单元再次进入ON状态；所述电容设置在所述第一电位检测线和所述第二电位检测线之间。在所述第一开关电路和所述第二开关电路从ON状态变为OFF状态之后，所述第三开关电路从OFF状态变成ON状态，并且，输出所述电容两端的电位。所述电压测量电路基于从所述第三开关电路输出的电位，测量每一块的电压。在上述实施例中，所述电压测量部分是由飞速电容电路和电压测量电路组成的。根据该配置，在混合电动车等中，可以测量由多个串联单电池或单元电池构成的电池组中的每一块的电压，同时在简单电路的帮助下维持这些块和测量系统之间的绝缘。此外，本专利技术的电源控制器的一个优选实施例还包括温度测量电路、荷电状态计算部分和允许功率计算部分。在这种情况下，所述温度测量电路测量由所述电压测量部分逐块进行电压测量的所述块附近的温度(Tm)。所述荷电状态计算部分计算所述电池组的荷电状态。所述允许功率计算部分基于温度/电压相关允许功率值、荷电状态相关允许功率值和温度/荷电状态相关允许功率值，计算每一块的允许功率值，所述温度/电压相关允许功率值取决于所述温度测量电路所测量的温度和所述电压测量部分所测量的电压，所述荷电状态相关允许功率值取决于所述荷电状态计算部分所计算出的荷电状态，所述温度/荷电状态相关允许功率值取决于所述温度测量电路所测量的温度和所述荷电状态计算部分所计算出的荷电状态。此外，在这种情况下，所述允许功率计算部分计算所述温度/电压相关允许功率值、所述荷电状态相关允许功率值和所述温度/荷电状态相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源控制器，用于控制电池组和负载之间的连接状态，所述电池组是通过将多个作为二次电池的单电池或单元电池进行组合而形成的，所述负载连接到所述电池组，所述电源控制器包括：接触切换装置，设置在所述电池组和所述负载之间；电压测量部分，用于在时序基础上逐块地测量电压，每一块都包含来自所述电池组的预定数量的单电池或单元电池；电流测量电路，用于在所述电压测量部分测量每一块的电压的同时测量所述电池组中流动的电流；功率计算部分，用于从所述电压测量部分接收每一块的电压和从所述电流测量电路接收电流，以及计算每一块的功率；计数器，用于统计由所述功率计算部分计算出的每一块的功率超过允许功率值的次数；以及控制电路，用于当所述计数器的计数值等于或大于预定值时控制所述接触切换装置转为打开状态。

【技术特征摘要】
JP 2004-11-4 321138/20041.一种电源控制器，用于控制电池组和负载之间的连接状态，所述电池组是通过将多个作为二次电池的单电池或单元电池进行组合而形成的，所述负载连接到所述电池组，所述电源控制器包括接触切换装置，设置在所述电池组和所述负载之间；电压测量部分，用于在时序基础上逐块地测量电压，每一块都包含来自所述电池组的预定数量的单电池或单元电池；电流测量电路，用于在所述电压测量部分测量每一块的电压的同时测量所述电池组中流动的电流；功率计算部分，用于从所述电压测量部分接收每一块的电压和从所述电流测量电路接收电流，以及计算每一块的功率；计数器，用于统计由所述功率计算部分计算出的每一块的功率超过允许功率值的次数；以及控制电路，用于当所述计数器的计数值等于或大于预定值时控制所述接触切换装置转为打开状态。2.如权利要求1所述的电源控制器，其中，所述电压测量部分包括第一开关电路、第二开关电路、电容、第三开关电路和电压测量电路，所述第一开关电路包括第一开关单元组，所述第一开关单元组的一端连接到构成所述电池组的每隔一块的一端，所述第一开关单元组的另一端共同连接到第一电位检测线；所述第二开关电路具有第二开关单元组，所述第二开关单元组的一端连接到构成所述电池组的每隔一块的另一端，所述第二开关单元组的另一端共同连接到第二电位检测线，以及，在形成所述第一开关单元组一部分的第一开关单元进入ON状态的同时使形成所述第二开关单元组一部分的第二开关单元进入ON状态并且在所述第一开关单元进入OFF状态的同时使所述第二开关单元进入OFF状态之后，在形成所述第一开关单元组一部分的下一个第一开关单元进入ON状态的同时使所述第二开关单元再次进入ON状态；所述电容设置在所述第一电位检测线和所述第二电位检测线之间；在所述第一开关电路和所述第二开关电路从ON状态变为OFF状态之后，所述第三开关电路从OFF状态变成ON状态，并且，输出所述电容两端的电位；以及所述电压测量电路基于从所述第三开关电路输出的电位，测量每一块的电压。3.如权利要求1所述的电源控制器，还包括温度测量电路、荷电状态计算部分和允许功率计算部分，其中所述温度测量电路测量由所述电压测量部分逐块进行电压测量的所述块附近的温度；所述荷电状态计算部分计算所述电池组的荷电状态；以及所述允许功率计算部分基于温度/电压相关允许功率值、荷电状态相关允许功率值和温度/荷电状态相关允许功率值，计算每一块的允许功率值，所述温度/电压相关允许功率值取决于所述温度测量电路所测量的温度和所述电压测量部分所测量的电压，所述荷电状态相关允许功率值取决于所述荷电状态计算部分所计算出的荷电状态，所述温度/荷电状态相关允许功率值取决于所述温度测量电路所测量的温度和所述荷电状态计算部分所计算出的荷电状态。4.如权利要求3所述的电源控制器，其中，所述允许功率计算部分计算出所述温度/电压相关允许功率值、所述荷电状态相关允许功率值和所述温度/荷电状态相关允许功率值中的最小值，作为每一块的允许功率值。5.一种电动车，通过使用变换器将来自电池组的DC电力转换成AC电力并将其提供给电动机而行驶，所述电池组是通过将多个作为二次电池的单电池或单元电池进行组合而形成的，所述电动车包括至少两个接触切换装置，设置在所述电池组和所述变换器之间；电压测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：中西利明，南浦启一，
申请(专利权)人：松下电动车辆能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]