CN105527533B - 电源电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

提供了电源电压检测装置，其包括：基准电压生成器，其经由第一传输线路连接到差分放大器，并降低直流电源的电源电压，以输出电源基准电压，其中所述第一传输线路传输电源基准电压作为第一电源电压检测电压；标准电压生成器，其经由第二传输线路连接到所述差分放大器，并输出预定标准电压，其中所述第二传输线路传输标准电压作为第二电源电压检测电压；所述差分放大器，其对所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压进行差分放大；以及异常检测器，其基于所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述电源电压，并且检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。

Description

电源电压检测装置
要求2014年10月17日提交的日本专利申请No.2014-212669的优先权，通过引用将其内容合并于此。
技术领域
本发明的实施例涉及电源电压检测装置。
背景技术
例如，JP H09-080106A公开了用于检测杂散直流电源的异常的相关技术装置，其可利用简单的配置检测杂散直流源的接地、以及电源电压。上述装置包括：串联电阻电路，其中四个标准电阻元件Ra、Rb、Rc、Rd串联连接在杂散直流电源的正极和负极之间，并且，正负极侧的两个电阻元件Ra、Rd的电阻值彼此相等，并且，在元件Ra和Rd之间的两个电阻元件Rb、Rc的电阻值也彼此相等；标准电压施加电路，其向两个电阻元件Rb和Rc的连接点施加标准直流电压，其中标准电压施加电路的一部分接地；接地检测器，其将两个电阻元件Ra和Rb的连接点的电位Vab、以及其它两个电阻元件Rc和Rd的连接点的电位Vcd同相相加，并基于同相相加的值来检测杂散直流电源的接地；以及电压检测器，其对电位Vab和Vcd进行差分放大，并基于差分放大值的变化来检测杂散直流电源的电压。
现在，上述相关技术的装置检测杂散直流电源的电源电压、以及杂散直流电源中正极侧(连接到正极端子的配线等)的接地和负极侧(连接到负极端子的配线等)的接地的每个。
然而，当在杂散直流电源和电压检测器(控制单元)之间存在配线异常(接地、配线断开)时，杂散直流电源的电源电压可能不能被准确地和/或可靠地检测出。为了准确地和/或可靠地检测杂散直流电源的电源电压，有必要检测诸如电位Vab和Vcd的电源电压所需的电压(电源电压检测电压)的传输线路的异常。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的实施例的目的是在检测直流电源的电源电压时检测电源电压检测电压的传输线路的异常的发生。
为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种电源电压检测装置，其包括：基准电压生成器，其经由第一传输线路连接到差分放大器，并降低直流电源的电源电压以输出电源基准电压，其中所述第一传输线路传输电源基准电压作为第一电源电压检测电压；标准电压生成器，其经由第二传输线路连接到所述差分放大器，并输出预定标准电压，其中所述第二传输线路传输标准电压作为第二电源电压检测电压；所述差分放大器，其对所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压进行差分放大；以及异常检测器，其基于所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述电源电压，并且检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
在根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置中，所述异常检测器对电压进行操作，其中标准电压与电源基准电压以预定放大程度被差分放大作为断开确定电压，并且，所述异常检测器基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
在根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置中，差分放大器具有预定放大程度；并且，异常检测器取差分放大器的输出电压作为断开确定电压，并基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
根据本发明的一个实施例，提供了一种电源电压检测方法，包括：由经由第一传输线路连接到差分放大器的基准电压生成器降低直流电源的电源电压，以输出电源基准电压，其中经由所述第一传输线路传输电源基准电压作为第一电源电压检测电压；由经由第二传输线路连接到所述差分放大器的标准电压生成器输出预定标准电压，并经由第二传输线路传输标准电压作为第二电源电压检测电压；由所述差分放大器对所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压进行差分放大；以及由异常检测器基于所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述电源电压，并且检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
在根据本发明的一个实施例的电源电压检测方法中，该方法还包括：在检测中，对电压进行操作，其中标准电压与电源基准电压以预定放大程度被差分放大作为断开确定电压，并且，基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
在根据本发明的一个实施例的电源电压检测方法中，差分放大器具有预定放大程度，并且，该方法还包括：在检测中，取差分放大器的输出电压作为断开确定电压，并基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
本发明的实施例使得有可能利用异常检测设备，在基于第一和第二电源电压检测电压检测直流电源的电源电压时，基于所述第一和第二电源电压检测电压检测传输线路的异常。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置的电气配置的电路图；
图2是示出根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置中的线束WH(传输线路)在正常时间的各电压的图；以及
图3A-3D是示出根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置中的线束WH(传输线路)在异常时间的各电压的图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一个实施例。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的电源电压检测装置(下面称之为本电源电压检测装置)包括：基准电压生成器K1；标准电压生成器K2；线束WH(传输线路)；差分放大器K3；I/F电路K4；第一电压供给电路K5；第二电压供给电路K6；以及操作设备P(异常检测器)。
图1中这样的直流电源D是本电源异常检测装置的检测对象。这个直流电源D是组装电池，其中大量电池单元串联连接，并将几百伏的高压提供给外部负载，作为正极端子a和负极端子b之间的端子间电压(电源电压E0)。
图1中的直流电源D是燃料电池或锂离子电池，或换句话说，蓄电池，例如，它将电源电压E0的直流功率提供给诸如电动汽车、混合动力汽车等的车辆中的行驶马达(负载)。例如，根据车辆的电源的充电状态和行驶状态，上述电源电压E0在如图2的横轴所示的0-500V的范围中变化。在电源电压E0变化的范围之中，430-500V的范围例如是作为电源电压E0是异常的过压范围，而除了过压范围之外的范围是正常电压范围。
基准电压生成器K1降低电源电压E0，以生成电源基准电压V1，并将电源基准电压V1输出到线束WH的第一电线h1的一端。例如，这个基准电压生成器K1通过电阻器将所述直流电源D的正极电压Va分压，并通过电阻器将所述直流电源D的负极电压Vb分压，并且输出相应分压值的差分电压，作为电源基准电压V1。如图2所示，当电源电压E0在0-500V的范围中变化时，电源基准电压V1线性地变化。
标准电压生成器K2生成预定标准电压ER，以将所生成的预定标准电压ER提供给线束WH的第二电线h2的一端。预定标准电压ER是指定差分放大器K3的放大操作中的操作点的电压。基准电压生成器K1还被布置成取上述标准电压ER，并利用作为操作点的标准电压ER来生成所述电源基准电压V1。
如所示出的，线束WH至少包括第一电线h1和第二电线h2。本电源电压检测装置被安装到高压基板(印刷配线板)和低压基板(印刷配线板)，它们通经由线束WH而被电连接。上述基准电压生成器K1和标准电压生成器K2被安装到高压基板，其与直流电源D相邻。另一方面，差分放大器K3、第一电压供给电路K5、第二电压供给电路K6、以及操作设备P被安装到被提供为远离直流电源D的电池ECU内的低压基板。
线束WH是用于电连接这样的高压基板和低压基板的传输线路。在此线束WH中，第一电线h1是在其上将上述电源基准电压V1作为第一电源电压检测电压从高压基板传输到低压基板的传输线路(信号线)。另一方面，第二电线h2是在其上将上述标准电压的ER作为第二电源电压检测电压从高压基板传输到低压基板的传输线路(信号线)。在以下的说明中，第一电源电压检测电压被称为第一检测电压Voa，而第二电源电压检测电压被称为第二检测电压Vob。
差分放大器K3对从第一电线h1输入的第一检测电压Voa以及从第二电线h2输入的第二检测电压Vob进行差分放大，并将差分放大结果输出到I/F电路K4，作为断开确定电压Vd。此差分放大器K3包括运算放大器、以及多个电阻器，并被设置为比1小预定量的放大程度。I/F电路K4是在差分放大器K3和操作设备P之间提供的接口电路，并将断开确定电压Vd转换为信号，以将转换的结果输出到操作设备P。
第一电压供给电路K5是将从第一电线h1输入的第一检测电压Voa提供到操作设备P的电路。此第一电压供给电路K5包括如所示出的第一电阻器R1。换句话说，第一电阻器R1的一端连接到第一电线h1的另一端，而第一电阻器R1的另一端连接到操作设备P的第二输入端子(AD1)。
第二电压供给电路K6是将从第二电线h2输入的第二检测电压Vob提供到操作设备P的电路。此第二电压供给电路K6包括如所示出的第二电阻器R2。换句话说，第二电阻器R2的一端连接到第二电线h2的另一端，而第二电阻器R2的另一端连接到操作设备P的第三输入端子(AD2)。
操作设备P是异常检测设备，其基于上述第一检测电压Voa、第二检测电压Vob、以及断开确定电压Vd，来检测线束WH(传输线路)的异常。此外，此操作设备P包括作为基本功能的电源电压检测功能，其基于第一检测电压Voa和第二检测电压Vob检测所述直流电源D的电源电压E0。
换言之，该操作设备P在内部存储器中存储专用电源电压检测程序及异常检测程序。基于从第一电压供给电路K5输入的第一检测电压Voa、从第二电压供给电路K6输入的第二检测电压Vob、以及从差分放大器K3输入的断开确定电压Vd，此操作设备P通过软件检测该直流电源D的电源电压E0并检测线束WH的异常(接地和/或断开)。
同时将细节描述如下，当线束WH正常时，第一检测电压Voa等于电源基准电压V1，并且第二检测电压Vob等于标准电压ER。然而，当线束WH中出现诸如接地和/或断开的异常时，第一检测电压Voa、第二检测电压Vob、或断开确定电压Vd是与在线束WH正常时的电压不同的电压。
接着，参照图2、3A、3B、3C和3D来详细描述以此方式配置的本电源异常检测装置的操作。
当线束WH正常时，第一检测电压Voa等于电源基准电压V1，并且，如图2中所示，相对于电源电压E0的变化而线性地变化。操作设备P在其中存储系数或表，其例如指定第一检测电压Voa和电源电压E0之间的对应性，并使用这些系数或表，对与第一检测电压Voa相对应的电源电压E0进行操作。然后，如下所述，操作设备P执行计算电源电压E0的处理(电源电压检测处理)、以及线束WH的异常检测的处理。
换言之，如图2中所示，当线束WH正常时，第一检测电压Voa随着电源电压E0的增大而线性减小。另一方面，当线束WH正常时，第二电压检测Vob等于标准电压ER，使得其取恒定值，而不考虑电源电压E0的任何变化。此外，差分放大器K3输出断开确定电压Vd，其随着电源电压E0的增大而线性增大。
换句话说，当线束WH正常时，或者，换句话说，当在第一电线h1或第二电线h2中未出现接地或断开时，如图2中所示，第一检测电压Voa和断开确定电压Vd在直流电源D的电源电压E0可取值的范围内线性地变化，而另一方面，第二检测电压Vob保持恒定值。
这里，图2中的电压Vs是第一检测电压Voa和第二检测电压Vob之间的差分电压(＝Vob-Voa)。虽然差分放大器K3的放大程度被设置为比1稍低的值，但是，在差分放大器K3的放大程度被设置为1时，上述差分电压Vs对应于差分放大器K3的输出电压。如图2所示，当电源电压E0增大时，该差分电压Vs线性增大。
与线束WH的上述正常状态相反，在出现第一电线h1接地的异常时，第一电线h1的电位取零电位(接地电位)，使得第一检测电压Voa取0V，而与直流电源D的电源电压E0的值无关，如图3A中所示。另一方面，第二检测电压Vob不受第一电线h1的接地影响，使得它如同在线束WH的正常状态中那样取恒定值。此外，随着第一电线h1的电位取零电位(接地电位)，断开确定电压Vd以与第二检测电压Vob相同的方式取恒定值。
换句话说，尽管在第一电线h1正常时，第一检测电压Voa取预定范围范围内的值，但是，当第一电线h1出现接地时，第一检测电压Voa取0V，这与电源电压E0的整个范围中的上述预定范围(正常范围)不同。为了确定存在/不存在第一电线h1的接地，操作设备P比较指定的阈值和第一检测电压Voa，从而确定存在/不存在第一电线h1的接地。
这里，如果在第一电线h1接地时第一检测电压Voa取电源电压E0的正常范围内的电位，则操作设备P或许不能检测到第一电线h1的接地，这是因为，不可能确定第一检测电压Voa是基于第一电线h1的接地的电位、还是基于该时间的电源电压E0的电位，使得不能检测到第一电线h1的接地。
另一方面，当第二电线h2发生接地时，第二电线h2的电位取零电位(接地电位)，使得如图3B所示，第二检测电压Vob的取0V，而与电源电压E0的值无关。此外，第一检测电压Voa取预定范围内的电位，如图3B所示。此外，断开确定电压Vd取0V，这与第二检测电压Vob相同。
换言之，当第二电线h2正常时，第二检测电压Vob取恒定值，而当第二电线h2接地时，第二检测电压Vob取0V，这与恒定值完全不同。操作设备P比较特定阈值和第二检测电压Vob，以确定存在/不存在第二电线h2的接地。即使在这种情况下，第二检测电压Vob取在当第二电线h2发生接地时的电位和当第二电线h2正常时的电位之间完全不同的值，使得操作设备P可检测第二电线h2的接地。
另一方面，当第一电线h1发生断开时，基于一般运算放大器中的公知的“虚短路(imaginary short)”的原则，差分放大器K3中的运算放大器的反相输入端(-)的电位取非反相输入端(+)的电位。结果，断开确定电压Vd取特定值，如图3C所示。此外，以与断开确定电压Vd相同的方式，第一检测电压Voa也取上述特定值。另一方面，第二检测电压Vob不受第一电线h1的断开的影响，使得维持固有值。
这里，如图3C所示，在当线束WH正常时作为断开确定电压Vd观察时，上述断开确定电压Vd是属于电源电压E0的过压范围的电压值，如点P1所示。如上所述，通过将差分放大器K3的放大程度设置为低于1，获取该电压值。
当差分放大器K3的放大程度被设置为1时，断开确定电压Vd取属于电源电压E0的正常电压范围的值，如图3C中的点P2所示。因此，在这种情况下，不能正常确定第一电线h1发生断开。另一方面，根据本实施例，如上所述，差分放大器K3的放大程度可以被设置为比1小预定量，以便调整断开确定电压Vd，使得如果第一电线h1发生断开则断开确定电压Vd属于电源电压E0的过压范围，从而能够正常确定第一电线h1的断开的发生。
另一方面，当第二电线h2发生断开时，差分放大器K3中的运算放大器的非反相输入端(+)的电位取0V，从而使被输入到第一输入端子的断开确定电压Vd取0V。另一方面，第一检测电压Voa取与该线束WH在正常时间的电位相同的电位。此外，第二检测电压Vob以与断开确定电压Vd相同的方式取0V。
换句话说，如果第二电线h2发生断开，则断开确定电压Vd、第一检测电压Voa和第二检测电压Vob取与在第一电线h1发生接地时的值类似的值。操作设备P比较断开确定电压Vd与预定阈值，并且确定存在/不存在第二电线h2的断开。
本实施例使得能够在操作设备P(异常检测设备)中检测电源电压E0，并在操作设备P中确定线束WH的异常，或者，换句话说，第一电线h1的接地和断开、以及第二电线h2的接地和断开。
本实施例使得可以在操作设备P中确定线束WH的异常，或者，换句话说，第一电线h1的接地和断开、以及第二电线h2的接地和断开。
本发明不限定于上述实施例，以使后述的变化例如是可能的。
(1)尽管在上述实施例中，差分放大器K3的放大程度被设置为比1小预定量，以使当第一电线h1中发生断开时的断开确定电压Vd属于电源电压E0的过压范围，但本发明不限于此。例如，在操作设备P内，可以比1小预定量的放大程度对第一检测电压Voa和第二检测电压Vob进行差分放大，以对断开确定电压Vd进行操作。在这种情况下，指定差分放大器K3的放大程度的电阻器的电阻值的变化的影响可以被消除，以更准确地确定存在/不存在第一电线h1的断开。
(2)尽管上述实施例包括随着基准电压生成器K1而减小直流电源D的正极电压和负极电压的差分放大器，但本发明不限于此。作为基准电压生成器K1，各种电路配置是可能的，以使它们可以包括例如将电阻器分压器和电阻器加法器组合的配置。
(3)尽管上述实施例包括将差分放大器K3的放大程度设置为比1小预定量，但本发明不限于此。例如，当仅可检测第一电线为h1和第二电线h2的接地作为线束WH(传输线路)的异常时，第一电线h1和第二电线的h2的接地可以仅通过第一检测电压Voa和第二检测电压Vob被检测，使得没有必要将差分放大器K3的放大程度设置为比1小预定量。
虽然上面已经描述和说明了本发明的优选实施例，但是应当理解，这些是本发明的示例，并且不应被认为是限制。可以作出附加、省略、替换和其他修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不应被视为由前述说明限定，而仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (6)

1.一种电源电压检测装置，包括：
基准电压生成器，其经由第一传输线路连接到差分放大器，并降低直流电源的电源电压，以输出电源基准电压，其中所述第一传输线路传输所述电源基准电压作为第一电源电压检测电压；
标准电压生成器，其经由第二传输线路连接到所述差分放大器，并输出预定标准电压，其中所述第二传输线路传输所述标准电压作为第二电源电压检测电压；
所述差分放大器，其对所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压进行差分放大；以及
异常检测器，其基于所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述电源电压，并且检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的接地和/或断开的异常。
2.根据权利要求1所述的电源电压检测装置，其中
所述异常检测器对电压进行操作，其中所述标准电压与所述电源基准电压以预定放大程度被差分放大作为断开确定电压，并且，所述异常检测器基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
3.根据权利要求1所述的电源电压检测装置，其中
所述差分放大器具有预定放大程度；并且
所述异常检测器取所述差分放大器的输出电压作为断开确定电压，并基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
4.一种电源电压检测方法，包括：
由经由第一传输线路连接到差分放大器的基准电压生成器降低直流电源的电源电压，以输出电源基准电压，其中经由所述第一传输线路传输所述电源基准电压作为第一电源电压检测电压；
由经由第二传输线路连接到所述差分放大器的标准电压生成器输出预定标准电压，并经由所述第二传输线路传输所述标准电压作为第二电源电压检测电压；
由所述差分放大器对所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压进行差分放大；以及
基于所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，由异常检测器检测所述电源电压，并且检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的接地和/或断开的异常。
5.根据权利要求4所述的电源电压检测方法，所述方法还包括：
在检测中，对电压进行操作，其中所述标准电压与所述电源基准电压以预定放大程度被差分放大作为断开确定电压，并且，基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
6.根据权利要求4所述的电源电压检测方法，其中，所述差分放大器具有预定放大程度，并且，该方法还包括：在检测中，取所述差分放大器的输出电压作为断开确定电压，并基于所述断开确定电压、以及所述第一电源电压检测电压与所述第二电源电压检测电压，检测所述第一传输线路和/或所述第二传输线路的异常。
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