CN104076184B - 电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压检测装置，该电压检测装置包括：放电电路，其由串联的开关元件和电阻器构成，并且该放电电路分别与构成蓄电池的多个电池单元中的各个并联；滤波电路，其针对各个电池单元设置，并除去由电池单元输入的电压中包含的噪声；以及电压检测单元，其检测通过滤波电路除去了噪声后的各电池单元的电压。电压检测单元基于从放电电路的开关元件变成断开状态起到检测电池单元的电压的定时为止的时间，来对检测结果进行校正。采用该电压检测装置能够对因滤波电路的影响而导致的电池单元的电压的检测误差进行修正，从而提高电池单元的电压的检测精度。

Description

电压检测装置
技术领域
本发明涉及电压检测装置。
背景技术
在下述专利文献1中公开了一种使所有电池单元（battery cell）的电压均等并准确地检测电压检测线路的断路的蓄电装置。这种蓄电装置包括用于使处于过度充电状态的电池单元放电的均等化放电电路、针对各个电池单元设置并除去由电池单元输入的电压中包含的噪声（noise）的滤波电路（RC滤波电路）、检测通过该滤波电路（filter circuit）除去了噪声后的各电池单元的电压的电压检测电路、以及基于该电压检测电路的检测结果控制蓄电装置的整体操作的CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）。在外部驱动电机（负荷）处于停止处理状态的情况下或在所有电池单元中最大电压超过阈值的情况下，上述CPU禁止均等化放电电路的操作，根据构成滤波电路的电容器（condenser）的电压检测出单元的电压，并且在作为断路检测对象的电池单元上面一个电池单元的电压比第一规定值高且作为检测对象的电池单元的电压比第二规定值低的情况下，判定电压检测线路断路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-172992号公报
发明内容
本发明要解决的问题
然而，在上述现有技术中，电池单元和电压检测电路之间设置有用于除去噪声的滤波电路，即电压检测电路经由滤波电路检测电池单元的电压，与直接检测电池单元的电压的情形相比，会因滤波电路的影响而产生误差，所以存在电池单元的电压检测精度下降的问题。
鉴于上述情况而作出本发明，本发明的目的在于修正因滤波电路的影响而导致的电池单元的电压的检测误差，从而提高电池单元的电压的检测精度。
解决问题的方法
为实现上述目的，本发明采用以下方法作为第一解决方法。电压检测装置包括：放电电路，其由串联连接的开关元件和电阻器构成，并且该放电电路分别与构成蓄电池的多个电池单元中的各个并联；滤波电路，其针对所述各个电池单元设置，并除去由该电池单元输入的电压中包含的噪声；以及电压检测单元，其检测通过所述滤波电路除去了噪声后的各电池单元的电压，其中，所述电压检测单元基于从所述放电电路的所述开关元件变成断开状态起到检测所述电池单元的电压的定时为止的时间，来对检测结果进行校正。
在本发明中，采用以下方法作为第二解决方法。在上述第一解决方法中，所述滤波电路是由电阻器和电容器构成的低通滤波电路，所述电压检测单元基于所述时间和所述滤波电路的时间常数，来对检测结果进行校正。
本发明的效果
根据本发明，电压检测单元基于从放电电路的开关元件变成断开状态起到检测所述电池单元的电压的定时为止的时间，来对检测结果进行校正。由此，能够对因滤波电路的影响而导致的电池单元的电压的检测误差进行修正，从而提高电池单元的电压的检测精度。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的电压检测装置A的示意性结构图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的电压检测装置A的操作的时序图（timingchart）。
图3是示出通过根据本发明的一个实施例的电压检测装置A计算出的时间T1与电压误差ΔV之间关系的图。
具体实施方式
以下参照附图描述本发明的实施例。
本实施例的电压检测装置A搭载于电动汽车（EV，Electric Vehicle）或混合动力汽车（HV，Hybrid Vehicle）等移动车辆上，并监视构成蓄电池（storage battery）B的各电池单元C1-Cn的电压状态。如图1所示，电压检测装置A包括：放电电路H1-Hn、滤波电路F1-Fn、电压检测电路D及微型计算机（microcomputer）M。另外，电压检测电路D及微型计算机M构成本实施例的电压检测单元。
放电电路H1-Hn与各电池单元C1-Cn并联，并基于从微型计算机M输入的控制信号使处于过度充电状态的电池单元C1-Cn放电。如图1所示，放电电路H1-Hn由开关元件S1-Sn及第一电阻器Ra1-Ran构成。另外，放电电路H1-Hn具有相同的结构，所以仅对放电电路H1的开关元件S1及电阻器R1进行描述，而省略对放电电路H2-Hn的开关元件S2-Sn及第一电阻器Ra2-Ran的描述。
开关元件S1例如是双极型晶体管（bipolar transistor），基极端子（baseterminal）与微型计算机M连接，发射极端子（emitter terminal）与电池单元C1的正极连接，集电极端子（collector terminal）与第一电阻器Ra1的一端连接。在来自微型计算机M的电压值是高电平（high-level）的控制信号并被输入到基极端子时，开关元件S1处于闭合（ON）状态，并且过度充电状态的电池单元C1的电力向第一电阻器Ra1放电。另一方面，在电压值是低电平（low-level）的控制信号而不被输入到基极端子时，开关元件S1处于断开（OFF）状态，并且电池单元C1停止向第一电阻器Ra1放电。
另外，开关元件S1除了可以是双极型晶体管之外，例如还可以是FET晶体管（FieldEffect Transistor，场效应晶体管）及IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）。
第一电阻器Ra1的一端与开关元件S1的集电极端子连接，其另一端与电池单元C1的负极连接。在开关元件S1处于闭合状态时，从电池单元C1向第一电阻器Ra1输入电力，该电力被转换成热能（即，发热）。
滤波电路F1-Fn是除去从各电池单元C1-Cn输出的电压中包含的噪声的低通滤波电路。滤波电路F1-Fn分别设置在各电池单元C1-Cn和各电压检测电路D之间。如图1所示，滤波电路F1-Fn由第二电阻器Rb1-Rbn及电容器Cd1-Cdn构成。
另外，滤波电路F1-Fn具有相同的结构，所以仅对滤波电路F1的第二电阻器Rb1及电容器Cd1进行描述，而省略对滤波电路F2-Fn的第二电阻器Rb2-Rbn及电容器Cd2-Cdn的描述。
第二电阻器Rb1的一端与开关元件S1的发射极端子及电池单元C1的正极连接，其另一端与电容器Cd1的一端及电压检测电路D上设置的多个输入端子中的一个连接。
电容器Cd1的一端与第二电阻器Rb1的另一端及电压检测电路D的一个输入端子连接，电容器Cd1的另一端接地。
电压检测电路D是专用的IC芯片，该IC芯片具有测定各电池单元C的电压并将测定结果转换成数字数据（digital data）（电压检测数据）的A/D转换功能和与微型计算机M进行通信的通信功能。通过高电压（例如60V）的电力能够启动电压检测电路D。经由光电耦合器（photocoupler）等绝缘元件将该电压检测电路D连接到通过低电压（例如5V）就能被启动的微型计算机M上，由此能够使该电压检测电路D在与微型计算机M电气绝缘的同时与该微型计算机M进行通信。
微型计算机M是一种IC芯片。该IC芯片包括中央处理单元（Central ProcessingUnit，CPU）、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、随机存取存储器（Random AccessMemory，RAM）及与上述各部分电气连接并与所述各部分进行各种信号的接收/发送的接口电路（interface circuit）等。微型计算机M经由上述绝缘元件与电压检测电路D连接，并能够与该电压检测电路D进行通信。
该微型计算机M基于存储在上述ROM中的各种运算控制程序进行各种运算处理，同时通过与各部分通信来控制电压检测装置A的整体操作。稍后进行详细描述，电压检测电路D因滤波电路F1-Fn的影响而产生误差，微型计算机M对从电压检测电路D输入的电压检测数据进行校正。
接着，参照图2及图3描述通过上述形式构成的本电压检测装置A的操作。
如图2中的时序图所示，微型计算机M以规定的时间间隔检测各电池单元C1-Cn的电压。即，微型计算机M基于按预先分配的定时（timing）从电压检测电路D输入的电压检测数据，来获取各电池单元C1-Cn的电压。另外，在如图2所示的电压检测的时序图中，“ON”表示检测电压的定时，“OFF”表示没有检测电压的定时。
接着，微型计算机M在检测到各电池单元C1-Cn的电压后，基于该检测结果判定各电池单元C1-Cn是否处于过度充电状态，并利用放电电路H1-Hn使处于过度充电状态的电池单元C1-Cn放电。例如，在电池单元C1处于过度充电状态时，微型计算机M使开关元件S1置于闭合状态，将电池单元C1的电力向第一电阻器Ra1放电。
这时，微型计算机M计算出使开关元件S1处于闭合状态的时间，仅在计算出的时间内使开关元件S1处于闭合状态，并在经过该时间后使开关元件S1处于断开状态，从而使得仅电池单元C1过度充电的电力被放电。其结果，能够消除电池单元C1的过度充电。另外，在如图2所示的放电的时序图中，“ON”表示正在放电的定时，“OFF”表示未进行放电的定时。例如，在图2所示的放电的时序图中，在“ON”的情况下，开关元件S1处于闭合状态，在“OFF”的情况下，开关元件S1处于断开状态。
接着，微型计算机M在检测电池单元C1-Cn的电压的定时，基于从放电电路H1-Hn的开关元件S1-Sn变成断开状态起到检测电池单元C1-Cn的电压的定时为止的时间，对检测结果进行校正。
例如，在将开关元件S1置于闭合状态下过度充电的电池单元C1的电力向第一电阻器Ra1放电的情况下，如图2所示，微型计算机M测定从放电完成后将开关元件S1置于断开状态起到检测电池单元C1的电压的定时为止的时间（如图2所示的时间T1）。
然后，微型计算机M基于测定的时间T1计算出电压误差ΔV，并将基于从电压检测电路D输入的电压检测数据而获取的电池单元C1的电压值与电压误差ΔV相加。微型计算机M将上述相加得到的电压值设定为电池单元C1的电压值。
微型计算机M基于从电压检测电路D输入的电压检测数据而检测到的电池单元C1的电压随时间T1而上升。该电压由滤波电路F1的时间常数确定，并如图3所示的图那样，该电压随时间T1而变化。即，电压误差ΔV和时间T1之间具有根据滤波电路F1的时间常数而确定的相关关系（参照图3）。例如，微型计算机M预先存储时间T1与电压误差ΔV被相关联地登记的数据表，并在测定时间T1后，参照数据表求出电压误差ΔV。然后，微型计算机M将基于从电压检测电路D输入的电压检测数据而获取的电池单元C1的电压值与电压误差ΔV相加，来对因滤波电路F1的影响而产生误差的电池单元C1的电压值进行校正。
根据本实施例，微型计算机M基于从放电电路H1-Hn的开关元件S1-Sn变成断开状态起到检测电池单元C1-Cn的电压的定时为止的时间，对检测结果进行校正。由此，修正因滤波电路F1-Fn的影响而产生的电池单元C1-Cn的电压的检测误差，从而能够提高电池单元C1-Cn的电压的检测精度。
即，根据本实施例，能够将因滤波电路F1的影响而产生误差的电池单元C1-Cn的电压值（图1中所示的电压值V2）校正为与电池单元C1-Cn的端子间电压（图1中所示的电压值V1）近似的电压值，所以能够提高电池单元C1-Cn的电压的检测精度。
以上描述了本发明的实施例，但是本发明并不仅限于上述实施例。例如，还可以考虑如下变型。
在上述实施例中，使用RC低通滤波电路作为滤波电路F1-Fn，但是本发明并不仅限于此。除了RC低通滤波电路之外，还可以使用利用运算放大器（operational amplifier）的低通滤波电路或由电抗器（reactor）及电容器构成的低通滤波电路作为滤波电路F1-Fn，使用这种滤波电路F1-Fn的电压检测装置A也适用于本发明。这时，微型计算机M基于根据利用运算放大器的低通滤波电路或由电抗器及电容器构成的低通滤波电路的时间常数来确定的、时间T1与电压误差ΔV的相关关系，来求出电压误差ΔV。
附图标记说明
A：电压检测装置
B：蓄电池
C1-Cn：电池单元
H1-Hn：放电电路
F1-Fn：滤波电路
D：电压检测电路（电压检测单元）
M：微型计算机（电压检测单元）
S1-Sn：开关元件
Ra1-Ran：第一电阻器
Rb1-Rbn：第二电阻器
Cd1-Cdn：电容器

Claims (2)

1.一种电压检测装置，所述电压检测装置包括：
放电电路，其由串联的开关元件和电阻器构成，并且该放电电路分别与构成蓄电池的多个电池单元中的各个并联；
滤波电路，其针对所述各个电池单元设置，并除去由该电池单元输入的电压中包含的噪声；以及
电压检测单元，其检测通过所述滤波电路除去了噪声后的各电池单元的电压，
其中，所述电压检测单元计算使所述开关元件处于闭合状态的时间，在计算出的时间内使所述开关元件处于闭合状态，并在经过所述时间后使所述开关元件处于断开状态，
其中，所述电压检测单元基于从所述放电电路的所述开关元件变成断开状态起到检测所述电池单元的电压的定时为止的时间计算出电压误差，并将所述电压检测单元检测的电压值与所述电压误差相加来对检测结果进行校正，并且
其中，所述电压检测单元通过参照所述时间与所述电压误差被相关联地登记的数据表，基于所述时间来计算所述电压误差。
2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其中，所述滤波电路是由电阻器和电容器构成的低通滤波电路。
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