CN102735915A - 电池电压检测装置以及电池电压检测方法 - Google Patents

电池电压检测装置以及电池电压检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池电压检测装置以及电池电压检测方法。电池电压检测装置包括：电压检测电路，检测电池单元的单元电压；电压处理单元，以一定周期A/D变换该电压检测电路的输出电压而收集单元电压检测数据；以及电源电压监视电路，判定是否发生了外部供给电源电压的瞬间变动，将表示其判定结果的瞬间变动检测信号输出给所述电压处理单元，所述电压处理单元在基于所述瞬间变动检测信号而检测到发生所述外部供给电源电压的瞬间变动的情况下，丢弃最新的所述单元电压检测数据。

Description

电池电压检测装置以及电池电压检测方法
技术领域
本发明涉及电池检测装置以及电池电压检测方法。本申请基于2011年3月30日在日本申请的特愿2011-074487号主张优先权，并将其内容引用于此。
背景技术
众所周知，在电动车或混合动力汽车等车辆，搭载了对成为动力源的电动机提供电力的高电压/大容量的电池。该电动机驱动用电池由串联连接的多个锂离子电池或者镍氢电池等电池单元构成。
以往，公开了以下技术：为了监视串联连接的各电池单元的过充电状态或者过放电状态，利用飞跨电容器(Flying capacitor)方式的电压检测电路，检测各电池单元的单元电压(例如，参照(日本)特开2004-85208号公报)。电压检测电路的输出电压(飞跨电容器的端子间电压)被差动放大器放大后，由A/D变换器而变换为数字数据(单元电压检测数据)。
以往，通过电压变换器，将从电动机驱动用电池输出的高直流电压变换为低直流电压，并作为A/D变换器(该A/D变换器有时还内置在微计算机中)等的检测单元电压所需的电子部件的电源电压而利用。若该电源电压在单元电压的A/D变换过程中瞬间变动，则导致不能获得准确的单元电压检测数据。
因此，以往，基于利用A/D变换器获得的电源电压的数字数据，通过微计算机的软件处理而监视电源电压的瞬间变动，并丢弃在瞬间变动发生时获得的单元电压检测数据，从而防止了单元电压的错误检测。但是，由于A/D变换器以一定周期采样电源电压而变换为数字数据，因此无法捕捉到前后的采样定时之间发生的电源电压的瞬息间变动，存在发生单元电压的错误检测的可能性。
发明内容
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供可靠地防止以电源电压的瞬间变动为起因的单元电压的错误检测，从而实现单元电压检测的可靠性的提高的电池电压检测装置以及电池电压检测方法。
为了达到上述目的，本发明的一方式的电池电压检测装置包括：电压检测电路，检测电池单元的单元电压；电压处理单元，以一定周期A/D变换该电压检测电路的输出电压，从而收集单元电压检测数据；以及电源电压监视电路，判定是否发生了外部供给电源电压的瞬间变动，并将用于表示其判定结果的瞬间变动检测信号输出给所述电压处理单元。所述电压处理单元在基于所述瞬间变动检测信号而检测出发生所述外部供给电源电压的瞬间变动的情况下，丢弃最新的所述单元电压检测数据。
所述电池电压检测装置还可以包括基准电源电路，将所述外部供给电源电压降压，从而生成基准电源电压。此时，所述电源电压监视电路可以通过比较所述外部供给电源电压与所述基准电源电压，从而判定是否发生了所述外部供给电源电压的瞬间变动。
所述电源电压监视电路还可以构成为，将在所述外部供给电源电压为所述基准电源电压以下时电平反转的所述瞬间变动检测信号输出给所述电压处理单元。此外，所述电压处理单元还可以以所述瞬间变动检测信号的电平反转的情况为触发，丢弃所述最新的单元电压检测数据。
本发明的其他方式的电池电压检测方法包括：检测电池单元的单元电压的步骤；以一定周期A/D变换电压检测嗲路的输出电压，从而收集单元电压检测数据的步骤；判定是否发生了外部供给电源电压的瞬间变动，并输出用于表示其判定结果的瞬间变动检测信号的步骤；以及基于所述瞬间变动检测信号而检测出发生所述外部供给电源电压的瞬间变动的情况下，丢弃最新的所述单元电压检测数据的步骤。
所述电池电压检测方法还可以包括将所述外部供给电源电压降压，从而生成基准电源电压的步骤。此时，所述输出瞬间变动检测信号的步骤可以包括：通过比较所述外部供给电源电压与所述基准电源电压，从而判定是否发生了所述外部供给电源电压的瞬间变动的步骤。
所述输出瞬间变动检测信号的步骤可以包括：输出在所述外部供给电源电压为所述基准电源电压以下时电平反转的所述瞬间变动检测信号的步骤。此时，所述丢弃最新的单元电压检测数据的步骤可以包括：以所述瞬间变动检测信号的电平反转的情况为触发，丢弃所述最新的单元电压检测数据的步骤。
根据本发明，由于能够可靠地捕捉外部供给电源电压的瞬间变动而丢弃最新的单元电压检测数据，因此能够可靠地防止外部供给电源电压的瞬间变动引起的单元电压的错误检测，从而实现单元电压检测的可靠性提高。
附图说明
图1是本实施方式中的电池电压检测装置1的结构概略图。
图2是表示微计算机M执行的单元电压检测处理的流程图。
图3是表示外部供给电源电压VPB、瞬间变动检测信号S、闩锁电路的输出电平(边缘发生信息)、A/D变换器的外部供给电源电压VPB的采样定时的时间性对应关系的定时图。
标号说明
1 电池电压检测装置
B1～BN 电池单元
D1～DN 单元电压检测电路
M 微计算机(电压处理单元)
CM 比较器(电源电压监视电路)
RG 调节器(基准电源电路)
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的一实施方式。
图1是本实施方式中的电池电压检测装置1的结构概略图。如图1所示，电池电压检测装置1是用于检测串联连接的N个电池单元B1～BN的各单元电压的ECU(电子控制单元)，包括在每个电池单元B1～BN中分别设置的单元电压检测电路D1～DN、调节器(regulator)(基准电源电路)RG、比较器(电源电压监视电路)CM、微计算机(电压处理单元)M。
各个单元电压检测电路D1～DN全部成为共同的电路结构。即，若将第n个(n为1至N的整数)单元电压检测电路的符号设为Dn，则单元电压检测电路Dn由飞跨电容器Cn、第1输入开关Sna、第2输入开关Snb，第1输出开关Snc、以及第2输出开关Snd构成。
飞跨电容器Cn是用作临时存储第n个电池单元Bn的端子间电压(单元电压)的存储介质的电容器。第1输入开关Sna、第2输入开关Snb、第1输出开关Snc以及第2输出开关Snd例如是MOS-FET(金属氧化物半导体场效应管)等的、由微计算机M控制其导通/截止状态的开关元件。
飞跨电容器Cn的一个端子经由第1输入开关Sna而连接到电池单元Bn的正极端子，且经由第1输出开关Snc而连接到微计算机M的第n个单元电压输入端口Pn。飞跨电容器Cn的另一个端子经由第2输入开关Snb而连接到电池单元Bn的负极端子，且经由第2输出开关Snd而连接到电池电压检测装置1内的公共位线(例如，地线)。另外，对于其他的单元电压检测电路的电路结构，由于与上述的第n个单元电压检测电路Dn相同(对n代入适当的数字即可)，因此省略其说明。
调节器RG是将从外部提供给电池电压检测装置1的外部供给电源电压VPB(例如14V)降压，从而生成用于使电池电压检测装置1内的各电子部件动作的基准电源电压Vcc(例如5V)的稳定电源电路。另外，外部供给电源电压VPB是通过DC/DC变换器等的电压变换器将电动机驱动用电池的输出电压(例如144V)降压后的电压。
通过调节器RG生成的基准电源电压Vcc被提供给微计算机M的电源电压输入端口PVcc，并提供给比较器CM的正相输入端子(+端子)。此外，外部供给电源电压VPB被提供给比较器CM的反相输入端子(-端子)。
比较器CM通过比较输入到反相输入端子的外部供给电源电压VPB、以及输入到正相输入端子的基准电源电压Vcc，从而判断是否发生了外部供给电源电压VPB的瞬间变动，并将表示其判定结果的瞬间变动检测信号S输出给微计算机M的边缘检测端口PE。具体地说，该比较器CM在外部供给电源电压VPB比基准电源电压Vcc大时输出低电平的瞬间变动检测信号S，在外部供给电源电压VPB为基准电源电压Vcc以下时将瞬间变动检测信号S从低电平反转为高电平。
微计算机M是ROM以及RAM等的存储器、CPU(中央处理单元)、A/D变换电路、输入输出接口等组合为一体的微型控制器。该微计算机M具有用于控制各单元电压检测电路D1～DN的各开关的功能、以及将对单元电压输入端口P1～PN的输入电压(各单元电压检测电路D1～DN的输出电压)以一定周期进行A/D变换而收集单元电压检测数据的功能。
此外，作为本实施方式的特征性的功能，微计算机M具有以下功能：基于输入到边缘检测端口PE的瞬间变动检测信号S而检测到外部供给电源电压VPB的瞬间变动的发生的情况下，丢弃最新的单元电压检测数据。具体地说，微计算机M具有闩锁电路，并取得该闩锁电路的输出电平作为边缘发生信息，当该边缘发生信息为“1”时，或者当边缘检测端口PE的电压电平为高电平时，丢弃最新的单元电压检测数据，所述闩锁电路与瞬间变动检测信号S的上升沿同步地闩锁瞬间变动检测信号S的状态(电平)。
接着，说明如上构成的电池电压检测装置1的动作。图2是表示微计算机M执行的单元电压检测处理的流程图。微计算机M以一定周期重复执行该图2所示的电压检测处理，从而收集各电池单元B1～BN的单元电压检测数据。
如图2所示，微计算机M首先将各单元电压检测电路D1～DN的第1输开关S1a～SNa以及第2输入开关S1b～SNb控制为导通状态，将其他开关控制为截止状态(步骤S1)。由此，各飞跨电容器C1～CN被各电池单元B1～BN充电。
接着，微计算机M在各飞跨电容器C1～CN充电完成后，将各单元电压检测电路D1～DN的第1输出开关S1c～SNc以及第2输出开关S1d～SNd控制为导通状态，将其他的开关控制为截止状态(步骤S2)。由此，各飞跨电容器C1～CN的端子间电压(相当于各电池单元B1～BN的单元电压)被输入到微计算机M的单元电压输入端口P1～PN。
微计算机M将对单元电压输入端口P1～PN的输入电压(各单元电压检测电路D1～DN的输出电压)进行A/D变换而生成单元电压检测数据，并将该单元电压检测数据作为单元电压的本次检测值而存储在内部存储器(例如RAM)中(步骤S3)。即，在RAM中，时序地存储以每次一定周期执行单元电压检测处理时获得的单元电压检测数据。
然后，微计算机M作为边缘发生信息而取得闩锁电路的输出电平，并使该边缘发生信息退避到内部存储器(例如RAM)(步骤S4)。如上所述，闩锁电路是与从比较器CM向边缘检测端口PE输入的瞬间变动检测信号S的上升沿同步地闩锁瞬间变动检测信号S的状态(电平)的电路。从而，在执行该步骤S4之前，外部供给电源电压VPB只要有一次成为基准电源电压Vcc以下(只要发生瞬间变动)，则闩锁电路的输出电平(边缘发生信号)应成为“1”。
接着，微计算机M重置上述的闩锁电路而将闩锁电路的输出电平返回“0”(步骤S5)，并判定在RAM中退避的边缘发生信息是否为“1”，即判定过去是否发生过外部供给电源电压VPB的瞬间变动(步骤S6)。另外，这里“过去”是指从在前一次的单元电压检测处理中执行了步骤S5的定时起至在本次的单元电压检测处理中执行了步骤S4的定时之间的时间。
在该步骤S6中为“否”的情况下，微计算机M判定当前的边缘检测端口PE的电压电平(比较器CM的输出电平)是否为高电平，即判定当前是否发生外部供给电源电压VPB的瞬间变动(步骤S7)。
当在该步骤S7中为“否”的情况下，即在判断为过去和当前均未发生外部供给电源电压VPB的瞬间变动的情况下，微计算机M将电源电路故障标识重置为“0”(步骤S8)，并将在RAM中存储的最新的单元电压检测数据(在本次的单元电压检测处理中取得的单元电压检测数据)作为有效的数据而处理(步骤S9)。
另一方面，当在上述步骤S6中为“是”的情况下(过去发生过外部供给电源电压VPB的瞬间变动的情况下)，或者在上述步骤S7中为“是”的情况下(当前，发生外部供给电源电压VPB的瞬间变动的情况下)，微计算机M将电源电路故障标识设置为“1”(步骤S10)，并丢弃在RAM中存储的最新的单元电压检测数据(步骤S11)。
图3是表示外部供给电源电压VPB、从比较器CM输出的瞬间变动检测信号S、闩锁电路的输出电平(边缘发生信息)、基于A/D变换器的外部供给电源电压VPB的采样定时之间的时间性对应关系的定时图。如图3所示，在以往的利用A/D变换器的瞬间变动监视方法中，无法捕捉到在前后的采样定时之间发生的外部供给电源电压VPB的瞬间变动，但在本实施方式的利用比较器CM的瞬间变动监视方法中，能够可靠地捕捉外部供给电源电压VPB的瞬间变动。
即，根据本实施方式，由于能够可靠地捕捉外部供给电源电压VPB的瞬间变动而丢弃最新的单元电压检测数据，因此能够防止外部供给电源电压VPB的瞬间变动引起的单元电压的错误检测，从而实现单元电压检测的可靠性的提高。
以上，说明了本发明的一实施方式，但本实施方式到底是一例，在不脱离本发明的意旨的范围内，能够对实施方式的细节进行各种变更是不言而喻的。例如，在上述实施方式中，例示了对各电池单元B1～BN分别设置单元电压检测电路D1～DN的情况，但也可以仅设置一个单元电压检测电路，通过复用器将每一个电池单元B1～BN与单元电压检测电路的飞跨电容器依次连接，并顺序地检测各电池单元B1～BN的单元电压。另外，当使用复用器的情况下，也可以删除单元电压检测电路的第1输入开关。

Claims (6)

1.一种电池电压检测装置，包括：
电压检测电路，检测电池单元的单元电压；
电压处理单元，以一定周期A/D变换所述电池电压，从而收集单元电压检测数据；以及
电源电压监视电路，判定是否发生了外部供给电源电压的瞬间变动，并将用于表示其判定结果的瞬间变动检测信号输出给所述电压处理单元，
所述电压处理单元在基于所述瞬间变动检测信号而检测出发生所述外部供给电源电压的瞬间变动的情况下，丢弃最新的所述单元电压检测数据。
2.如权利要求1所述的电池电压检测装置，其中，
还包括基准电源电路，将所述外部供给电源电压降压，从而生成基准电源电压，
所述电源电压监视电路通过比较所述外部供给电源电压与所述基准电源电压，从而判定是否发生了所述外部供给电源电压的瞬间变动。
3.如权利要求2所述的电池电压检测装置，其中，
所述电源电压监视电路将在所述外部供给电源电压为所述基准电源电压以下时电平反转的所述瞬间变动检测信号输出给所述电压处理单元，
所述电压处理单元以所述瞬间变动检测信号的电平反转的情况为触发，丢弃所述最新的单元电压检测数据。
4.一种电池电压检测方法，包括：
检测电池单元的单元电压的步骤；
以一定周期A/D变换所述电池电压，从而收集单元电压检测数据的步骤；
判定是否发生了外部供给电源电压的瞬间变动，并输出用于表示其判定结果的瞬间变动检测信号的步骤；以及
基于所述瞬间变动检测信号而检测出发生所述外部供给电源电压的瞬间变动的情况下，丢弃最新的所述单元电压检测数据的步骤。
5.如权利要求4所述的电池电压检测方法，其中，
还包括将所述外部供给电源电压降压，从而生成基准电源电压的步骤，
所述输出瞬间变动检测信号的步骤包括：通过比较所述外部供给电源电压与所述基准电源电压，从而判定是否发生了所述外部供给电源电压的瞬间变动的步骤。
6.如权利要求5所述的电池电压检测方法，其中，
所述输出瞬间变动检测信号的步骤包括：输出在所述外部供给电源电压为所述基准电源电压以下时电平反转的所述瞬间变动检测信号的步骤，
所述丢弃最新的单元电压检测数据的步骤包括：以所述瞬间变动检测信号的电平反转的情况为触发，丢弃所述最新的单元电压检测数据的步骤。
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