CN103033756A - 电池监视装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池监视装置，用于监视构成电池的各电池单元的充电状态，其特征在于，所述电池监视装置包含：电压检测电路，分别检测所述电池单元的电压；电压比较电路，分别对所述电池单元的电压与阈值电压进行比较，输出在所述电池单元的电压是阈值电压以上时成为第1电平且在所述电池单元的电压小于阈值电压时成为第2电平的信号；以及判定单元，在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上的条件、以及从所述电压比较电路输入的信号为第1电平的条件中的至少一个条件成立时，判定为所述电池单元处于过充电状态。
Description
技术领域
本发明涉及电池监视装置。
本申请对2011年10月7日申请的日本专利申请第2011-222859号主张优先权，将其内容援引于此。
背景技术
众所周知，在电动车或混合动力汽车等车辆，搭载了成为动力源的电动机和对该电动机提供电力的高电压/大容量的电池。该高压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，通过电压检测电路（例如专用的IC芯片）检测构成如上所述的高压电池的各电池单元的电压，监视有无过充电状态的电池单元，但如果电压检测电路发生故障，则无法准确地检测电池单元的电压（会将电压检测为较低），存在漏掉过充电单元的存在的顾虑。
因此，公开了如下的技术：将电压检测电路双重化，即使一个电压检测电路发生故障，还可利用其它的电压检测电路的电压检测结果，从而防止漏掉过充电单元（参照日本特开2008-141954号公报）。
但是，根据上述以往技术，需要将例如专用的IC芯片这样的电压检测电路双重化，因此存在导致部件成本、安装空间以及消耗电流增加的问题。
发明内容
本发明鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种抑制部件成本、安装空间以及消耗电流增加，能够防止由于电路故障而漏掉过充电单元的电池监视装置。
本发明采用以下结构以解决上述问题。
（1）本发明的第1方式是一种电池监视装置，用于监视构成电池的各电池单元的充电状态，所述电池监视装置包含：电压检测电路，分别检测所述电池单元的电压；电压比较电路，分别对所述电池单元的电压与阈值电压进行比较，输出在所述电池单元的电压是阈值电压以上时成为第1电平且在所述电池单元的电压小于阈值电压时成为第2电平的信号；以及判定单元，在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上的条件、以及从所述电压比较电路输入的信号为第1电平的条件中的至少一个条件成立时，判定为所述电池单元处于过充电状态。
（2）在上述（1）中记载的电池监视装置中，也可以作为与用于确认两个所述条件是否成立的处理不同的处理，所述判定单元仅判定从所述电压比较电路输入的信号是否为第1电平，从而判定所述电池单元是否处于过充电状态。
（3）在上述（2）中记载的电池监视装置中，也可以在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上，且从所述电压比较电路输入的信号为第2电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压比较电路发生了故障。
（4）在上述（2）中记载的电池监视装置中，也可以在从所述电压检测电路输入的电压检测值小于阈值，且从所述电压比较电路输入的信号为第1电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压检测电路发生了故障。
（5）在上述（1）中记载的电池监视装置中，也可以在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上，且从所述电压比较电路输入的信号为第2电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压比较电路发生了故障。
（6）在上述（1）中记载的电池监视装置中，也可以在从所述电压检测电路输入的电压检测值小于阈值，且从所述电压比较电路输入的信号为第1电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压检测电路发生了故障。
附图说明
图1是本实施方式的电池监视装置A的概略结构图。
图2是电压比较电路2A、2B的具体的电路结构例。
图3A是表示电池监视装置A的动作的第1时序图。
图3B是表示电池监视装置A的动作的第2时序图。
图4是表示由CPU3执行的过充电判定处理的流程图。
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是本实施方式的电池监视装置A的概略结构图。本电池监视装置A监视构成电池B的各电池单元C的充电状态。如图1所示，具有电压检测电路1A、1B、电压比较电路2A、2B以及CPU（中央处理单元）3。
构成电池B的各电池单元C被以多个电池单元为单位进行分组，电压检测电路1A分别检测属于组G1的电池单元C的电压Vcell，并将其电压检测值Vca输出给CPU3。此外，电压检测电路1B分别检测属于组G2的电池单元C的电压Vcell，并将其电压检测值Vcb输出给CPU3。这些电压检测电路1A、1B是具有A/D变换功能、与CPU3的通信功能等的专用的IC芯片。
另外，在图1中，为了便于说明，图示了对本电池监视装置A设置了两个电压检测电路1A、1B的状态，但也可以根据构成电池B的电池单元C的总数（电池单元C的组数目），适当地变更电压检测电路的数目。
电压比较电路2A分别比较属于组G1的电池单元C的电压和阈值电压Vth2，并对CPU输出如下的信号：当电池单元C的电压Vcell是阈值电压Vth2以上时，成为第1电平（例如高电平），当电池单元C的电压Vcell小于阈值电压Vth2时，成为第2电平（例如低电平）。电压比较电路2B分别比较属于组G2的电池单元C的电压和阈值电压Vth2，并对CPU3输出如下的信号：当电池单元C的电压Vcell是阈值电压Vth2以上时，成为高电平，当电池单元C的电压Vcell小于阈值电压Vth2时，成为低电平。
另外，在图1中，为了便于说明，图示了对本电池监视装置A设置了两个电压比较电路2A、2B的状态，但也可以根据构成电池B的电池单元C的总数（电池单元C的组数目），适当地变更电压比较电路的数目。
图2表示电压比较电路2A、2B的具体的电路结构例。如图2所示，电压比较电路2A、2B针对一个电池单元C具有两个分压电阻11、12、阈值电压源13、以及比较器14。
分压电阻11的一端连接到电池单元C的正极端子，其另一端连接到分压电阻12的一端以及比较器14的反相输入端子。分压电阻12的一端连接到分压电阻11的另一端以及比较器14的反相输入端子，其另一端连接到电池单元C的负极端子以及阈值电压源13的负极端子。阈值电压源13是产生阈值电压Vth2的直流电压源，其正极端子连接到比较器14的正相输入端子，其负极端子连接到分压电阻12的另一端以及电池单元C的负极端子。
比较器14对施加在反相输入端子上的电压（对电池单元C的电压Vcell通过分压电阻11、12进行了电阻分压后的电阻：以下，称为电阻分压值Vcb）和施加在正相输入端子上的电压（阈值电压Vth2）进行比较，并对CPU3输出在电阻分压值Vcb是阈值电压Vth2以上的情况下成为高电平且在电阻分压值Vcb小于阈值电压Vth2时成为低电平的信号。
另外，为了便于说明，在图2中图示了对一个电池单元C设置分压电阻11、12、阈值电压源13以及比较器14的状态，但希望留意在电压比较电路2A、2B中是针对各个电池单元C分别设置分压电阻11、12、阈值电压源13以及比较器14的这一点。
此外，在电压比较电路2A、2B中，也可以采用以下结构：分压电阻11、12、阈值电压源13以及比较器14仅设置一组，利用多路器将各电池单元C选择性地连接到分压电阻11、12的结构。
回到图1中，CPU3是根据存储在非易失性存储器（省略图示）中的程序来执行规定的处理的中央运算处理装置。在从电压检测电路1A、1B输入的各电池单元C的电压检测值Vca是阈值Vth1以上的条件、以及从电压比较电路2A、2B输入的信号（比较器14的输出信号）是高电平的条件中的至少一个条件成立时，该CPU3判定为该条件成立的电池单元C处于过充电状态。
接着，详细地说明如上述那样构成的电池监视装置A的动作。
首先，关注属于组G1的一个电池单元C，如图3A所示的第1时序图那样，在电池B开始充电之后，该电池单元C的电压Vcell、通过电压检测电路1A检测到的电池单元C的电压检测值Vca、以及电压比较电路2A中的电阻分压值Vcb以相同的变化率缓慢上升。
这里，若电压检测电路1A发生了故障，则随着电池单元C的电压Vcell的上升，电压比较电路2A中的电阻分压值Vcb也接着上升，但通过电压检测电路1A检测到的电池单元C的电压检测值Vca会从某个时刻开始缓慢下降。
此时，在电阻分压值Vcb成为阈值电压Vth2以上的时刻（电池单元C的电压Vcell成为过充电阈值Vth以上的时刻），电压比较电路2A的输出信号（比较器14的输出信号）会从低电平反转为高电平。即，在电压检测电路1A发生了故障时，在CPU3中无法正常地判定电压检测值Vca是否成为了阈值Vth1以上，但是通过判定电压比较电路2A的输出信号是否为高电平，能够判定该电池单元C是否为过充电状态。
另一方面，如图3B所示的第2时序图那样，在电压比较电路2A发生了故障时，随着电池单元C的电压Vcell的上升，在通过电压检测电路1A检测到的电池单元C的电压检测值Vca也会接着上升，但电压比较电路2A中的电阻分压值Vcb会从某个时刻开始缓慢下降。
此时，由于电压比较电路2A的输出信号（比较器14的输出信号）维持低电平，因此在CPU3中无法正常地判定电压比较电路2A的输出信号是否为高电平，但由于在电池单元C的电压Vcell成为过充电阈值Vth以上的时刻，通过电压检测电路1A检测到的电池单元C的电压检测值Vca也成为阈值Vth1以上，因此通过在CPU3中判定电压检测值Vca是否成为阈值Vth1以上，能够判定该电池单元C是否为过充电状态。
具体地说，CPU3以一定的采样周期执行图4的流程图所示的各处理，从而判定电池单元C是否为过充电状态。如图4所示，如果本次的采样定时到来，则CPU3首先从电压检测电路1A读取电池单元C的电压检测值Vca（步骤S1），判定电压检测值Vca是否为阈值Vth1以上（步骤S2）。
当在上述步骤S2中为“是”时，由于电池单元C的电压检测值Vca为阈值Vth1以上的条件、以及从电压比较电路2A输入的信号（比较器14的输出信号）为高电平的条件中的至少一个条件成立，因此CPU3判定为该条件成立的电池单元C处于过充电状态（步骤S3）。
另一方面，当在上述的步骤S2中为“否”时，即电池单元C的电压检测值Vca小于阈值Vth1时，CPU3读取电压比较电路2A的输出信号（步骤S4），判定电压比较电路2A的输出信号是否为高电平（步骤S5）。
当在上述步骤S5中为“是”时，由于电池单元C的电压检测值Vca为阈值Vth1以上的条件、以及从电压比较电路2A输入的信号（比较器14的输出信号）为高电平的条件中的至少一个条件成立，因此CPU3判定为该条件成立的电池单元C处于过充电状态（步骤S3）。
另一方面，当在上述步骤S5中为“否”时，由于电池单元C的电压检测值Vca为阈值Vth1以上的条件、以及从电压比较电路2A输入的信号（比较器14的输出信号）为高电平的条件均不成立，因此CPU3判定为该电池单元C的充电状态正常（步骤S6）。
另外，CPU3对电压检测电路1B以及电压比较电路2B也同样进行上述的步骤S1~S6的处理。
如以上说明那样，在本实施方式中，电压检测电路1A（1B）和电压比较电路2A（2B）中的其中一个发生故障，都能够判定电池单元C是否处于过充电状态。即使作为电压检测电路1A（1B）而利用了专用的IC芯片，电压比较电路2A（2B）也能够通过比较器14等的廉价的部件来实现。
即，根据本实施方式，不需要如以往那样将电压检测电路1A（2A）双重化，因此能够抑制部件成本、安装空间以及消耗电流增加，防止由于电路故障而漏掉过充电单元。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，可举出以下的变形例。
（1）在上述实施方式中例示了仅判定电池单元C是否为过充电状态的情况，但也可以设置具有如下功能的CPU3：当从电压检测电路1A（1B）输入的电压检测值Vca为阈值Vth1以上，且从电压比较电路2A（2B）输入的信号为低电平时，判定为电池单元C处于过充电状态，且判定为电压比较电路2A（2B）发生了故障。
此外，也还可以对CPU3设置如下的功能：在从电压检测电路1A（1B）输入的电压检测值Vca小于阈值Vth1，且从电压比较电路2A（2B）输入的信号为高电平时，判定为电池单元C处于过充电状态，且判定为电压检测电路1A（1B）发生了功能。
（2）在上述实施方式中，由于基于在每个采样周期从电压检测电路1A（1B）获得的电池单元C的电压检测值Vca、以及电压比较电路2A（2B）的输出信号，判定各电池单元C的过充电状态，因此无法比采样周期早判定过充电状态。因此，也可以设置如下功能的CPU3：作为与图4所示的处理（用于确认两个条件是否成立的处理）不同的处理，判定电压比较电路2A（2B）的输出信号是否为高电平，仅通过其判定结果来判定过充电状态。由此，能够比采样周期早判定过充电状态。
以上说明了本发明的优选的实施例，但本发明并不限定于这样的实施例。在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换、以及其他的变更。本发明并不限定于上述的说明，仅限定于所附权利要求书。
Claims (6)
1.一种电池监视装置，用于监视构成电池的各电池单元的充电状态，其特征在于，所述电池监视装置包含：
电压检测电路，分别检测所述电池单元的电压；
电压比较电路，分别对所述电池单元的电压与阈值电压进行比较，输出在所述电池单元的电压是阈值电压以上时成为第1电平且在所述电池单元的电压小于阈值电压时成为第2电平的信号；以及
判定单元，在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上的条件、以及从所述电压比较电路输入的信号为第1电平的条件中的至少一个条件成立时，判定为所述电池单元处于过充电状态。
2.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，
作为与用于确认两个所述条件是否成立的处理不同的处理，所述判定单元仅判定从所述电压比较电路输入的信号是否为第1电平，从而判定所述电池单元是否处于过充电状态。
3.如权利要求2所述的电池监视装置，其特征在于，
在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上，且从所述电压比较电路输入的信号为第2电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压比较电路发生了故障。
4.如权利要求2所述的电池监视装置，其特征在于，
在从所述电压检测电路输入的电压检测值小于阈值，且从所述电压比较电路输入的信号为第1电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压检测电路发生了故障。
5.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，
在从所述电压检测电路输入的电压检测值为阈值以上，且从所述电压比较电路输入的信号为第2电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压比较电路发生了故障。
6.如权利要求1所述的电池监视装置，其特征在于，
在从所述电压检测电路输入的电压检测值小于阈值，且从所述电压比较电路输入的信号为第1电平时，所述判定单元判定为所述电池单元处于过充电状态，且判定为所述电压检测电路发生了故障。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20211202 Address after: Ibaraki Patentee after: Hitachi astemo Co.,Ltd. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: KEIHIN Corp. |