CN107787531A - 电压测量装置、电压测量方法、电压控制装置以及电压控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电压测量装置，其用于各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压，其包括：第一至第n电压检测单元，分别地来各个地测量蓄电元件的电压；切换电路，用于对蓄电元件与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；SW控制单元，用于驱动切换电路；以及操作处理单元。蓄电元件按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高。切换电路包括与蓄电元件B(1)并联连接的电容器。在切换电路中，蓄电元件的负端子通过各自的相应第一开关与电容器的第一端子相连。蓄电元件的正端子通过各自的相应第二开关与电容器的第二端子相连。第三开关SW3介于第一电压检测单元与第一端子之间。当与蓄电元件B(j)(j是从1到n中的任何一个)相对应的第一开关和第二开关分别是开关SWj1和SWj2时，SW控制单元根据操作处理单元的指令使开关SWj1和SWj2闭合并使其它第一开关和第二开关断开，以便电容器与蓄电元件B(j)并联连接。

Description

电压测量装置、电压测量方法、电压控制装置以及电压控制 方法
技术领域
本发明涉及一种电压测量装置、电压测量方法、电压控制装置、以及电压控制方法。
本申请要求于2015年7月7日提交的日本专利申请No.2015-136308、于2015年7月7日提交的日本专利申请No.2015-136316、以及于2016年4月22日提交的日本专利申请No.2016-085796的优先权，在此将其全部公开内容通过引用并入本文。
背景技术
大多数蓄电模块包括串联连接的多个蓄电元件。即使多个蓄电元件具有相同类型，它们在特性上也彼此不相同，并且具有其自己的特质。这归因于诸如在制造期间的条件变化以及劣化率的差异这样的不可避免的因素。因此，例如，在串联连接的多个蓄电元件当中容量最小的蓄电元件往往被过充电或过放电。当蓄电元件的过充电或过放电反复发生时，蓄电元件进一步劣化，这损害了蓄电模块的稳定性。
在这种情况下，存在用于对多个蓄电元件中的每一个的电压进行调节以落在从操作被保证的下限电压到操作被保证的上限电压的范围内的已知系统。例如，专利文献1提议通过测量多个蓄电元件中的每一个的电压并选择性地使高电压蓄电元件放电来控制多个蓄电元件的均衡电压。
引用列表
[专利文献]
专利文献1：日本未审专利公开No.2013-226034
发明内容
本公开的电压测量装置各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压，该电压测量装置包括：
第一至第n电压检测单元，分别用于各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
切换电路，用于对蓄电元件B(1)至B(n)与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；
SW控制单元，用于驱动切换电路；以及
操作处理单元，该操作处理单元与第一至第n电压检测单元以及SW控制单元进行通信，其中
蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高，
切换电路包括与蓄电元件B(1)并联连接的电容器，其中在切换电路中，
蓄电元件B(1)至B(n)的负端子通过各自的相应第一开关与电容器的第一端子相连，
蓄电元件B(1)至B(n)的正端子通过各自的相应第二开关与电容器的第二端子相连，
第三开关SW3介于第一电压检测单元与电容器的第一端子之间，
当与蓄电元件B(j)(j是从1到n中选择的整数)相对应的第一开关和第二开关分别是开关SWj1和SWj2时，
根据操作处理单元的指令，SW控制单元使开关SWj1和SWj2闭合并使第一开关和第二开关中的其它开关断开，以便电容器与蓄电元件B(j)并联连接。
本公开的电压测量方法是利用电压测量装置来各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压的方法，该方法包括以下步骤：
(i)在下述正常模式中通过第一至第n电压检测单元来测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压，在所述正常模式中开关SW3、SW11和SW12闭合并且第一开关和第二开关中的其它开关断开；
(ii)使开关SW11和SW12断开以取消正常模式，并使开关SW3断开，此后使开关SWj1和SWj2闭合(j为从2至n中选择的整数)以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压；
(iii)在使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压之后，使开关SWj1和SWj2断开；
(iv)在断开开关SWj1和SWj2之后，使开关SW3闭合并且通过第一电压检测单元来测量已读取了蓄电元件B(j)的电压的电容器的电压；
(v)在通过第一电压检测单元测量了电容器的电压之后，使开关SW12和SW21闭合以便使电容器放电；并且
(vi)基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正第j电压检测单元所测量的测量值。
本公开的电压控制装置包括：
电压测量单元，该电压测量单元包括分别用于各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压的第一至第n电压检测单元；
切换电路，用于对蓄电元件B(1)至B(n)与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；
SW控制单元，用于驱动切换电路；以及
操作处理单元，该操作处理单元与第一至第n电压检测单元以及SW控制单元进行通信，其中
蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高，
电压测量单元包括用于接收蓄电元件B(1)至B(n)的负端子上的电位的端子T(1)至T(n)以及用于接收蓄电元件B(n)的正端子上的电位的端子T(n+1)，
切换电路包括：
线路L(1)至L(n+1)，用于使蓄电元件B(1)至B(n)的负端子以及蓄电元件B(n)的正端子分别与端子T(1)至T(n+1)相连；
旁路线路BL1(1)至BL1(n)，用于使线路L(1)分别与线路L(2)至L(n+1)相连；以及
旁路线路BL2(2)至BL2(n)，用于使线路L(2)分别与线路L(3)至L(n+1)相连；其中
旁路线路BL1(1)至BL1(n)分别具有第一开关SW1(1)至SW1(n)，电阻器R分别与第一开关SW1(1)至SW1(n)串联连接；
旁路线路BL2(2)至BL2(n)分别具有第二开关SW2(2)至SW2(n)，电阻器R分别与第二开关SW2(2)至SW2(n)串联连接；
线路L(1)具有在相对于与旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的负端子侧上的第三开关SW3；
线路L(2)具有在与旁路线路BL1(1)的连接点以及与旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点之间的第四开关SW4，以及
线路L(3)具有在相对于与旁路线路BL1(2)的连接点以及与旁路线路BL2(2)的连接点的负端子侧上的第五开关SW5。
本公开的电压控制方法包括利用电压控制装置使蓄电元件B(1)至B(n)的电压均衡的步骤，其中
SW控制单元具有将全部的开关设置为从多个候选模式当中选择出的模式的功能，
多个候选模式包括正常模式、第一均衡化模式、以及第二均衡化模式，
在正常模式中，开关SW3至SW5闭合并且其它开关断开，
在第一均衡化模式中，全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第一电流放电，
在第二均衡化模式中，全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第二电流放电，
第一电流流过的电路包括与一个电阻器R相对应的电阻值，
第二电流流过的电路包括与两个电阻器R相对应的电阻值，该电压控制方法包括以下步骤：
(i)由电压测量单元各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
(ii)基于电压测量单元所测量的测量值来设置均衡化目标电压Vm；并且
(iii)在第一均衡化模式或第二均衡化模式中基于均衡化目标电压Vm使蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个放电。
附图说明
[图1]图1是根据本发明的一个实施例的示例性电压测量装置(电源装置)的电路配置图。
[图2]图2示出了在测量蓄电模块的正端子侧上的蓄电元件的电压的过程中的测量值的误差。
[图3]图3示出了在测量蓄电模块的负端子侧上的蓄电元件的电压的过程中的测量值的误差。
[图4]图4是示出了根据本发明的一个实施例的电压测量方法的校正模式中的示例性控制的流程图。
[图5]图5是示出了用于检查在切换电路中是否发生任何故障的过程的流程图。
[图6]图6是根据本发明的一个实施例的示例性电压控制装置(电源装置)的电路配置图。
[图7]图7是示出了根据本发明的一个实施例的示例性电压控制方法的流程图。
[图8]图8是示出了根据本发明的一个实施例的电压控制方法的校正模式中的示例性控制的流程图。
具体实施方式
[本公开解决的问题]
在测量串联连接的多个蓄电元件的每一个的电压的过程中，通常使用多个电压测量端子。另一方面，由于测量端子之中的误差范围变化，因此很难实现高准确度测量。
此外，因为串联连接的多个蓄电元件的电压蓄积在蓄电模块的正端子侧上，因此正端子侧处于高电位。当将处于高电位的蓄电元件的电压照原样输入到测量端子时，电压可能会超过构成电压测量装置的部件的耐压。因此，利用电平移位电路使处于高电位的蓄电元件的电压在被测量之前降低。电平移位电路的这种介入还导致电压的测量值的误差。另一方面，在没有电平移位电路的情况下测量蓄电模块的负端子侧上的蓄电元件的电压。这进一步增大了测量值的变化。
同时，电压的均衡通常是通过允许电流流过分别与多个蓄电元件并联连接的电阻器以便使高电压蓄电元件放电来执行的。因此，每次执行均衡操作，电流总是流过相同电阻器。在这种情况下，难以大幅度地改变使得流动均衡的电流。另一方面，需要取决于蓄电模块的使用状态来改变用于均衡的电流值。例如，当不要求时间时，期望使电流流过较大数量的电阻器，以便在适度条件下以降低的电流值执行均衡。
[本公开的效果]
根据本公开，在包括串联连接的n个(2≤n)个蓄电元件的蓄电模块中，可各个地且高度准确地测量多个蓄电元件的电压。
根据本公开，在包括串联连接的n个(2≤n)个蓄电元件的蓄电模块中，在使多个蓄电元件当中的电压均衡的过程中，可取决于情况适当地改变电流值。
[对本发明的实施例的描述]
首先，将列出并描述本发明的实施例的内容。
[1]根据本实施例的蓄电模块的电压测量装置具有用于各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压的功能。电压测量装置包括：第一至第n电压检测单元，分别用于各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；切换电路，用于对蓄电元件B(1)至B(n)与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；SW控制单元，用于驱动切换电路；以及操作处理单元，该操作处理单元与第一至第n电压检测单元以及SW控制单元进行通信。蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高。切换电路包括与蓄电元件B(1)并联连接的电容器。在切换电路中，蓄电元件B(1)至B(n)的负端子通过各自的相应第一开关(-)与电容器的第一端子(-)相连。另一方面，蓄电元件B(1)至B(n)的正端子通过各自的相应第二开关(+)与电容器的第二端子(+)相连。
第三开关SW3介于第一电压检测单元与电容器的第一端子(-)之间。因而，当蓄电元件B(j)(j是从2到n中选择的整数)与电容器并联连接时，防止蓄电元件B(j-1)的正端子接地(GND)，从而短路。
此外，第四开关SW4可以介于第一电压检测单元与电容器的第二端子(+)之间。因而，当蓄电元件B(j)(j是从2到n中选择的整数)与电容器并联连接时，防止第一电压检测单元接收高电压。因此，防止第一电压检测单元接收超过电压耐受限制的电压。此外，可将第一电压检测单元的耐压设置为相对低的值。
假设与蓄电元件B(j)(j是从1到n中选择的整数)相对应的第一开关(-)和第二开关(+)分别是开关SWj1和开关SWj2，电压测量装置使开关SWj1和开关SWj2闭合并使其它第一开关(-)和第二开关(+)断开，以便电容器与蓄电元件B(j)并联连接。由于操作处理单元进行通信的SW控制单元来执行使开关断开/闭合或者驱动切换电路。
电压测量装置能够使得构成蓄电模块的任何蓄电元件B(j)的电压由相同电容器读取。另一方面，第一电压检测单元不断地测量在电容器的第一端子(-)与第二端子(+)之间的电压。因而，可利用包括在第一电压检测单元中的相同测量端子来测量全部的蓄电元件的电压。以这种方式所测量的测量值不容易变化，因为不使用单独的测量端子。
在第一至第n电压检测单元当中，输入到第一电压检测单元的电位最低，并且输入到第n电压检测单元的电位最高。因此，第一电压检测单元可总是接收蓄电元件的电压而无需电平移位电路的介入。这同时解决了归因于电平移位电路的介入的测量值的误差。
为了使电容器与例如第一开关(-)当中的任意蓄电元件B(j)并联连接，开关SW11被处理成就电位而言最接近蓄电元件(1)的负端子。此外，第二开关(+)当中的开关SW12被处理成就电位而言最接近蓄电元件(1)的正端子。此时，开关SW21被安排成与蓄电元件(1)并联连接并且还与开关SW12并联连接。
[2]电压测量装置具有按顺序地执行以下操作的功能，其中：(i)SW控制单元使开关SW3、SW11和SW12闭合并使第一开关和第二开关中的其它开关断开以便将切换电路设置为正常模式，并且第一至第n电压检测单元在正常模式中测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；(ii)SW控制单元使开关SW11和SW12断开以取消正常模式，SW控制单元使开关SW3断开并且此后使开关SWj1和SWj2闭合(j为从2至n中选择的整数)以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压；(iii)在使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压之后，SW控制单元使开关SWj1和SWj2断开；(iv)在断开开关SWj1和SWj2之后，SW控制单元使开关SW3闭合，并且第一电压检测单元测量已读取了蓄电元件B(j)的电压的电容器的电压；(v)在第一电压检测单元测量了电容器的电压之后，SW控制单元使开关SW12和SW21闭合以便使电容器放电；并且(vi)操作处理单元基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正第j电压检测单元所测量的测量值。
[3]电压测量装置期望地具有在开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压这样的操作之前按顺序地执行下述操作的功能：(a)在开关SW12和SW21闭合之后，SW控制单元使开关SW12和SW21断开；(b)SW控制单元使开关SW3闭合，并且第一电压检测单元测量电容器的电压；(c)对在操作(b)中所测量的电容器的电压与阈值进行比较，并且当电容器的电压等于或大于阈值时，操作处理单元检测开关SW11的异常；(d)当开关SW11正常时(即当未检测到开关SW11的异常时)，SW控制单元使开关SW11闭合，并且第一电压检测单元测量电容器的电压；以及(e)对在操作(d)中所测量的电容器的电压与阈值进行比较，并且当电容器的电压等于或大于阈值时，操作处理单元检测开关SW12的异常。
执行操作(a)至(e)以便检查切换电路(这里是开关SW11和SW12)是否发生故障。当由于故障而使开关SW11和SW12固定在闭合状态(ON状态)时，在开关SWj1和SWj2闭合以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压的过程中，蓄电元件B(j)和B(1)并联连接，这使得难以准确地测量电压。特别是，假设没有电阻器与开关SWj1和SWj2串联连接，则电位高的蓄电元件B(j)和B(1)可能短路。因此，期望先前检查开关SW11和SW12是否发生故障。假设由于故障而使开关SW11固定在闭合状态，则在操作(a)中，电容器无法在开关SW12和SW21闭合之后放电。此后，在操作(b)中，蓄电元件B(1)的电压被检测以作为电容器的电压。另一方面，当开关SW11正常时，在操作(b)中，检测放电电容器的电压(例如电压接近0V)。因而，在操作(c)中，可基于所检测到的电压来检测开关SW11是否发生故障。
此外，当由于故障而使SW12固定在闭合状态并且开关SW11正常时，当开关SW11在操作(d)中闭合时，第一电压检测单元检测蓄电元件B(1)的电压。因此，在操作(e)中还检测开关SW12的故障。
在这里，与电容器的电压进行比较的电压的阈值可以是参照先前测量的蓄电元件B(1)的电压V1来设置的，或者可以是参照蓄电元件B(1)的过放电电压V1'来设置的。通常，保持蓄电元件B(1)的电压高于过放电电压。因此，当检测到小于蓄电元件B(1)的过放电电压V1'的电压以作为操作(b)或(d)中的电容器的电压时，可认为开关SW12和SW21是正常的。另一方面，通常，因为当电容器放电时电容器的电压快速达到零，因此应将阈值设置在0V左右。也就是说，应将电压的阈值Va设置为满足0≤Va<V1或0≤Va<V1'。
[4]电压测量装置的切换电路优选地进一步包括至少分别与除开关SW11和SW12之外的第一开关(-)和第二开关(+)串联连接的电阻器。这种电阻器可在均衡电压的控制之下用来消耗存储在蓄电元件中的电能的一部分。在这里，操作处理单元可以进一步包括：计算单元，用于基于蓄电元件B(1)至B(n)的测量电压值来计算蓄电元件B(1)至B(n)的电压的均衡化目标电压；以及充电/放电控制单元，用于基于均衡化目标电压对蓄电元件B(1)至B(n)进行各个地充电或放电。在放电中，电流流过电阻器，并且存储在蓄电元件中的电能的一部分被消耗。
如在这里所使用的，均衡是通过对蓄电元件B(1)至B(n)的至少一部分进行各个地放电或充电来尽可能地平衡蓄电元件B(1)至B(n)当中的电压变化的过程。平衡的电压是均衡的电压，并且其目标值是均衡化目标电压。
[5]利用第三开关断开和闭合的第四开关SW4介于第一电压检测单元与电容器的第二端子之间。第三开关和第四开关彼此同步地断开和闭合。也就是说，施加控制以便当第三开关断开时第四开关也断开，并且以便当第三开关闭合时第四开关也闭合。
[6]根据本实施例的电压测量方法是利用电压测量装置来各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压的方法，并且包括以下步骤：(i)在下述正常模式中由第一至第n电压检测单元来测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压，在所述正常模式中开关SW3、SW11和SW12闭合并且第一开关(-)和第二开关(+)中的其它开关断开；并且(ii)使开关SW11和SW12断开以取消正常模式，并且进一步使开关SW3断开以转到校正模式，此后使开关SWj1和SWj2(j为从2至n中选择的整数)闭合以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压。
校正模式进一步包括以下步骤：(iii)在使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压之后，使开关SWj1和SWj2断开；(iv)在断开开关SWj1和SWj2之后，使开关SW3闭合并且通过第一电压检测单元来测量已读取了蓄电元件B(j)的电压的电容器的电压；(v)在通过第一电压检测单元测量了电容器的电压之后，使开关SW12和SW21闭合以便使电容器放电；并且(vi)基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正第j电压检测单元所测量的测量值。应当注意的是，未规定执行步骤(v)和(vi)的顺序。
根据正常模式中的电压测量方法，由第一至第n电压检测单元执行电压测量。在适当的定时，控制转到校正模式，在该校正模式中通过电容器执行电压测量。因而，可利用在适当的定时所测量的电容器的电压值来对第一至第n电压检测单元所获得的测量值进行校正。
[7]在步骤(v)或(vi)之后，当控制返回到正常模式时，开关SW21应断开并且开关SW11应闭合。此外，当随后执行对其它蓄电元件B(j)的校正时，开关SW21应断开并且控制应返回到步骤(ii)。此外，当随后执行对蓄电元件B(2)的校正时，控制返回到步骤(ii)而开关SW21保持在闭合状态。
[8]电压测量方法优选地在使开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压的步骤之前包括以下步骤：(a)使开关SW12和SW21闭合并且此后使开关SW12和SW21断开；(b)在步骤(a)之后，使开关SW3闭合并通过第一电压检测单元来测量电容器的电压；(c)对在步骤(b)中所测量的电容器的电压与阈值进行比较，并且当电容器的电压等于或大于阈值时检测开关SW11的异常；(d)当开关SW11正常时，使开关SW11闭合并且通过第一电压检测单元来测量电容器的电压；以及(e)当在步骤(d)中所测量的电容器的电压等于或大于阈值时，检测开关SW12的异常。
接下来，将列出并描述其它实施例的内容。
[9]根据本实施例的电压控制装置包括：电压测量单元，该电压测量单元包括分别用于各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压的第一至第n电压检测单元；切换电路，用于对蓄电元件B(1)至B(n)与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；SW控制单元，用于驱动切换电路；以及操作处理单元，用于与第一至第n电压检测单元以及SW控制单元进行通信。蓄电元件B(1)至B(n)构成了蓄电模块并且按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高。
构成了电压控制装置的电压测量单元包括用于接收蓄电元件B(1)至B(n)的负端子上的电位的端子T(1)至T(n)以及用于接收蓄电元件B(n)的正端子上的电位的端子T(n+1)。
蓄电元件B(2)至B(n)的负端子上的电位基本上与蓄电元件的相邻一个的正端子上的电位相同。另一方面，由于低电阻部件介于蓄电元件B(i)与B(i+1)之间而使得在蓄电元件B(i)的正端子上的电位与蓄电元件B(i+1)的负端子上的电位之间发生细微差异。还在这种情况下，如果差异细微并且不会对电压控制产生大的影响，则蓄电元件B(i)的正端子上的电位和蓄电元件B(i+1)的负端子上的电位可以被认为是彼此基本相同的。此外，在端子T(1)至T(n+1)上所接收到的负端子和正端子上的电位应基本上反映了相应电极端子上的电位。
构成电压控制装置的切换电路包括用于使蓄电元件B(1)至B(n)的负端子以及蓄电元件B(n)的正端子分别与端子T(1)至T(n+1)相连的线路L(1)至L(n+1)。此外，切换电路包括用于使线路L(1)分别与线路L(2)至L(n+1)相连的旁路线路BL1(1)至BL1(n)。此外，切换电路包括用于使线路L(2)分别与线路L(3)至L(n+1)相连的旁路线路BL2(2)至BL2(n)。
换句话说，切换电路包括用作端子T(1)与端子T(2)至T(n+1)之间的旁路线路的线路BL1(1)至BL1(n)以及用作端子T(2)与端子T(3)至T(n+1)之间的旁路线路的线路BL2(2)至BL2(n)。
如在这里所使用的，“线路”或“旁路线路”是指在电路中的点与电路中的其它点之间建立电连接的导电路径。在任何线路上，可以存在能够断开或恢复电连接的开关。
旁路线路BL1(1)至BL1(n)分别具有第一开关SW1(1)至SW1(n)。电阻器R分别与第一开关SW1(1)至SW1(n)串联连接。同样地，旁路线路BL2(2)至BL2(n)分别具有第二开关SW2(2)至SW2(n)。电阻器R分别与第二开关SW2(2)至SW2(n)串联连接。
虽然期望多个电阻器R在电阻值方面彼此相同，但是可以容许微小的差异。然而，鉴于更简单且准确的电压控制，多个电阻器R当中的最大值与最小值之间的差期望的是与最小值的5％一样大或更小。在这种情况下，多个电阻器R当中的电阻值可以被认为是大致相同。
线路L(1)具有在相对于与旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的蓄电元件B(1)的负端子侧上的第三开关SW3。线路L(2)具有在与旁路线路BL1(1)的连接点以及与旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点之间的第四开关SW4。线路L(3)具有在相对于与旁路线路BL1(2)的连接点以及与旁路线路BL2(2)的连接点的蓄电元件B(3)的负端子侧上的第五开关SW5。
换句话说，蓄电元件B(1)的负端子与旁路线路BL1(1)至BL1(n)之间的连接通过第三开关闭合/断开。旁路线路BL1(1)与旁路线路BL2(2)至BL2(n)的连接通过第四开关闭合/断开。蓄电元件B(3)的负端子与旁路线路BL1(2)和BL2(2)之间的连接通过第五开关闭合/断开。
如上所述，通过安排能够断开和恢复电连接的多个开关并且安排多个电阻器R，形成了在均衡多个蓄电元件当中的电压的过程中的至少两个放电路径，这使得可取决于情况改变当前值。
[10]如上所述，为了取决于情况改变当前值，SW控制单元具有例如将全部的开关设置为从多个候选模式当中所选的模式的功能。在这里，多个候选模式包括正常模式、第一均衡化模式、以及第二均衡化模式。
根据操作处理单元的指令，在正常模式中，SW控制单元使开关SW3至SW5闭合以处于ON状态(导通状态)，并使开关中的其它开关断开以处于OFF状态(非导通状态)。因而，蓄电元件B(1)至B(n)分别与第一至第n电压检测单元相连，并且各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压。也就是说，蓄电元件B(1)至B(n)的负端子分别与端子T(1)至T(n)相连，并且蓄电元件B(n)的正端子与端子T(n+1)相连。在这里，蓄电元件B(1)至B(n-1)的正端子分别与端子T(2)至T(n)相连。
在第一均衡化模式中，SW控制单元控制全部的开关以便蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第一电流放电。在第二均衡化模式中，SW控制单元控制全部的开关以便蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第二电流放电。应当注意的是，第一电流流过的电路具有与一个电阻器R相对应的电阻值，并且第二电流流过的电路具有与两个电阻器R相对应的电阻值。
具体地说，当蓄电元件B(1)在第一均衡化模式中放电时，开关SW1(1)和SW3闭合，并且其它开关断开。在蓄电元件B(1)在第二均衡化模式中放电的情况下，开关SW3、SW4、SW1(2)、以及SW2(2)闭合，并且其它开关断开。
在蓄电元件B(2)在第一均衡化模式中放电的情况下，开关SW4、SW5、以及SW2(2)闭合，并且其它开关断开。在蓄电元件B(2)在第二均衡化模式中放电的情况下，开关SW5、SW1(1)、以及SW1(2)闭合，并且其它开关断开。
在蓄电元件B(i)(i是从3至n中选择的整数)在第一均衡化模式中放电的情况下，开关SW1(i-1)、SW1(i)、SW2(i)、以及SW2(i-1)闭合，并且其它开关断开。在蓄电元件B(i)在第二均衡化模式中放电的情况下，开关SW1(i-1)和SW1(i)或开关SW2(i)和SW2(i-1)闭合，并且其它开关断开。
[11]如上所述，在正常模式中，蓄电元件B(1)至B(n)具有分别由第一至第n电压检测单元所测量的电压。基于所测量的电压使电压均衡。因此，操作处理单元包括计算单元，该计算单元基于所测量的蓄电元件B(1)至B(n)的电压值来计算蓄电元件B(1)至B(n)的电压的均衡化目标电压Vm。基于计算单元所计算的均衡化目标电压Vm，SW控制单元将蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个设置为第一均衡化模式或第二均衡化模式。
[12]切换电路优选地进一步包括与蓄电元件B(1)并联连接的电容器。蓄电元件B(1)的负端子与电容器的第一端子相连并且蓄电元件B(1)的正端子与电容器的第二端子相连。在这里，多个候选模式包括校正模式，并且SW控制单元可选择校正模式。在校正模式中，SW控制单元控制开关以便电容器与蓄电元件B(2)至B(n)中的一个并联连接。第一电压检测单元不断地测量电容器的电压。因而，操作处理单元可基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正在正常模式中所测量的测量值。
应当注意的是，第六开关SW6插入在端子T(1)与电容器的第一端子之间。因而，在使蓄电元件B(j)(j是从2到n中选择的整数)与电容器并联连接的过程中，可防止蓄电元件B(j-1)的正端子接地(GND)并短路。在这里，线路L(1)优选地具有在相对于与旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的端子T(1)侧上的与电容器的第一端子的连接点。
此外，与第六开关SW6同步地断开和闭合的第七开关SW7介于端子T(2)与电容器的第二端子之间。这防止在蓄电元件B(j)(j是从2到n中选择的整数)与电容器并联连接的过程中将高电压施加到第一电压检测单元。因此，可避免将超过耐压限制的任何电压施加到第一电压检测单元这样的情况。此外，可将第一电压检测单元的耐压设置为相对低的值。在这里，线路L(2)优选地具有在相对于旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点的端子T(2)侧上的与电容器的第二端子的连接点。
应当注意的是，电压控制装置能够使得相同电容器读取构成了蓄电模块的任意蓄电元件的电压。由第一电压检测单元所包括的相同测量端子来不断地测量电容器的电压。因此，借助于相同的测量端子，测量值不太可能发生变化。此外，在输入到第一至第n电压检测单元的电位中，输入到第一电压检测单元的电位是最低的。因此，第一电压检测单元可不断地接收蓄电元件的电压而无需电平移位电路的介入。这同时解决了归因于电平移位电路的介入所引起的测量值误差。
如在这里所使用的，均衡是通过对蓄电元件B(1)至B(n)的至少一部分进行各个地放电或充电来尽可能地平衡蓄电元件B(1)至B(n)当中的电压变化的过程。平衡的电压是均衡的电压，并且其目标值是均衡化目标电压。
[13]第七开关SW7可以进一步提供在端子T(2)与电容器的第二端子之间。第六开关和第七开关彼此同步地断开和闭合。也就是说，施加控制以便当第六开关断开时第七开关也断开，并且当第六开关闭合时第七开关也闭合。
[14]接下来，根据本实施例的电压控制方法包括利用电压控制装置使蓄电元件B(1)至B(n)的电压均衡的步骤。具体地说，SW控制单元将全部的开关设置为处于从多个候选模式当中所选的预定模式。多个候选模式包括正常模式、第一均衡化模式、以及第二均衡化模式。在正常模式中，开关SW3至SW5闭合并且其它开关断开，并且蓄电元件B(1)至B(n)具有分别由第一至第n电压检测单元所测量的其电压。
[15]在第一均衡化模式中，如上所述全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第一电流放电。在第二均衡化模式中，如上所述全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第二电流放电。
也就是说，根据本实施例的电压控制方法包括以下步骤：(i)由电压测量单元各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；(ii)基于电压测量单元所测量的测量值来设置均衡化目标电压Vm；以及(iii)基于均衡化目标电压Vm使蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个在第一均衡化模式或第二均衡化模式下放电。
[16]在电压控制装置包括与蓄电元件B(1)并联连接的电容器的情况下，可以在适当的定时对在正常情况下所获得的蓄电元件B(2)至B(n)的电压进行校正。在这里，蓄电元件B(1)的负端子与电容器的第一端子相连，并且蓄电元件B(1)的正端子与电容器的第二端子相连。在端子T(1)与电容器的第一端子之间，提供第六开关SW6。在校正电压的过程中，执行以下步骤：(I)使开关SW6、SW3、以及SW4断开并取消正常模式，此后使预定开关闭合以使得电容器读取蓄电元件B(i)(i≠1)的电压；(II)在使得电容器读取蓄电元件B(i)的电压之后，使预定开关断开；(III)在预定开关断开之后，使开关SW6闭合并且由第一电压检测单元来测量已读取了蓄电元件B(i)的电压的电容器的电压；(IV)在通过第一电压检测单元测量了电容器的电压之后，使电容器放电；以及(V)基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正第i电压检测单元所测量的测量值。应当注意的是，未规定执行步骤(IV)和(V)的顺序。
也就是说，在正常模式中，由第一至第n电压检测单元执行电压测量。在适当的定时，控制转到校正模式，在该校正模式中通过电容器执行电压测量。因而，可利用在适当的定时所测量的电容器的电压值来对第一至第n电压检测单元所获得的测量值进行校正。
应当注意的是，在使电容器放电的过程中，例如开关SW1(1)和SW4应闭合。此后，当返回到正常模式时，开关SW1(1)应断开并且开关SW3应闭合。此外，当随后对其它蓄电元件B(j)(j≠2)执行校正时，开关SW1(1)和SW4应断开并且控制应返回步骤(I)。更进一步，当随后对蓄电元件B(2)执行校正时，开关SW4应断开并且控制应返回到步骤(I)，而开关SW1(1)保持在闭合状态。
[17]电压测量方法优选地在使电容器读取蓄电元件B(j)(j≠1)的电压之前包括以下步骤：(a)在开关SW1(1)和SW4闭合之后，使开关SW1(1)和SW4断开；(b)在步骤(a)之后，使开关SW6闭合并且通过第一电压检测单元来测量电容器的电压；(c)对在步骤(b)中所测量的电容器的电压与阈值进行比较，并且当电容器的电压等于或大于阈值时，检测开关SW3的异常；(d)当开关SW3正常时(即当未检测到开关SW3的异常时)，使开关SW3闭合并且通过第一电压检测单元来测量电容器的电压；以及(e)当在步骤(d)中所测量的电容器的电压等于或大于阈值时，检测开关SW4的异常。因而，可检测开关SW3和/或SW4是否已发生故障。
[本发明的实施例的细节]
在下文中，适当地参考附图给出对本发明的实施例的描述。应当注意的是，本发明不局限于这些示例性实施例。相反，本发明由权利要求限定并且意在包括具有与权利要求相同的含义并且落入权利要求的范围内的任何修改。
(第一实施例)
图1是包括根据本实施例的电压测量装置的示例性电源装置的电路配置图。在下文中，给出对包括电压测量装置和下述蓄电模块的电源装置的实施例描述，所述蓄电模块包括串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)。
电源装置100包括蓄电模块101、与蓄电模块101相连的切换电路(电压控制电路)105、通过切换电路与蓄电模块101相连的模块控制单元102、以及能够与蓄电模块101和模块控制单元102进行通信的操作处理单元103。
蓄电模块101包括串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)。蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高。应当注意的是，在附图中，为了方便起见，虽然示出了四个蓄电元件，但是应当理解的是在这里蓄电元件的数量和相应部件的数量的每一个是n个(2≤n)。
模块控制单元102包括第一电压测量单元11、第二电压测量单元(VMS)12、以及SW控制单元(SW-Ct)13。第一电压测量单元11包括分别用于各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压的第一至第n电压测量单元VS(1)至VS(n)。第二电压测量单元12测量蓄电模块101的电压(即蓄电元件B(1)至B(n)的累积电压)。具体地说，蓄电元件B(j)(j是从1到n的整数)的负端子与第j电压检测单元VS(j)的第一端子(-)相连，并且蓄电元件B(j)的正端子与第j电压检测单元VS(j)的第二端子(+)相连。第一电压测量单元11(第一至第n电压检测单元)、第二电压测量单元(VMS)12、以及SW控制单元13与操作处理单元103进行通信。通过通信装置104将在电压测量单元所获得的测量值传送到操作处理单元103。SW控制单元13根据来自操作处理单元103的控制指令来控制开关的闭合/断开(ON/OFF)。
切换电路105包括连接在第一电压检测单元VS(1)的第一端子(-)与第二端子(+)之间的电容器C。在正常模式中电容器C与蓄电元件B(1)并联连接。另一方面，利用又一多个连接线路，切换电路105使蓄电元件B(1)至B(n)的负端子通过各自的相应第一开关(-)与电容器C的第一端子(-)相连，并且使蓄电元件B(1)至B(n)的正端子通过各自的相应第二开关(+)与电容器C的第二端子(+)相连。此外，第三开关SW3介于电容器C的第一端子(-)与第一电压检测单元VS(1)的第一端子(-)之间。在图中，虽然第四开关SW介于电容器C的第二端子(+)与第一电压检测单元VS(1)的第二端子(+)之间，但是第四开关SW4不是必需的。
也就是说，在具有最低电位并使蓄电元件B(1)的负端子与第一电压检测单元(1)的第一端子(-)彼此相连的线路与具有高电位并使蓄电元件B(j)(j≠1)的负端子与第j电压检测单元VS(j)的第一端子(-)彼此相连的线路之间，提供相应连接线路(旁路线路)。在连接线路中插入与蓄电元件B(j)相对应的第一开关(-)。
类似地，在具有第二最低电位并使蓄电元件B(1)的正端子与第一电压检测单元VS(1)的第二端子彼此相连的线路与具有较高电位并使蓄电元件B(j)(j≠1)的正端子与第j电压检测单元VS(j)的第二端子彼此相连的线路之间，提供相应连接线路(旁路线路)。在连接线路中插入与蓄电元件B(j)相对应的第二开关(+)。
在附图中，就电位而言将第一开关(-)当中的开关SW11处理成最接近蓄电元件B(1)的负端子。因此，开关SW11总是介于蓄电元件B(1)的负端子与除开关SW11和第二开关(+)之外的第一开关(-)之间。另一方面，就电位而言将第二开关(+)当中的开关SW12和SW21处理成最接近蓄电元件B(1)的正端子。开关SW12或SW21始终介于蓄电元件B(1)的正端子与除SW12和SW21之外的第一开关(-)和第二开关(+)之间。如图所示，开关SW21与开关SW12并联。
应当注意的是，在图中的电路中，电阻器Rj1和Rj2分别与开关SWj1和SWj2(j≠1)相连。当在多个蓄电元件当中出现任何电压差时，电阻器Rj1和Rj2可用于消耗蓄电元件的电能的一部分以用于就电压而言使多个蓄电元件均衡。
因为蓄电元件B(1)和电容器C彼此并联连接，因此在开关SW11和SW12闭合并且其他开关断开的状态下，电容器C的端子之间的电压与蓄电元件B(1)的电压基本相同。应当注意的是，开关SW3、SW4、SW11、以及SW12闭合并且其它开关断开的状态为正常模式。在正常模式中，蓄电元件B(1)至B(n)具有由第一至第n电压检测单元所单独分别测量的其电压。
根据蓄电元件的电压的测量结果，操作处理单元103输出用于对所测量的值进行校正的控制指令或者用于使电压均衡的控制指令。操作处理单元103可以包括用于计算均衡化目标电压所必需的计算单元14，或者可以包括用于控制蓄电模块101(蓄电元件B(j))的充电/放电的充电/放电控制单元15。操作处理单元103可以进一步包括存储器单元16以将计算所必需的计算公式和/或测量数据存储在其中。存储器单元16可以是由用于将操作处理程序存储在其中的随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)来实现的。计算单元14包括CPU。
蓄电元件B(1)至B(n)是诸如电容器或二次电池这样的设备。电容器可以是电双层电容器、锂离子电容器等等。二次电池可以是钠离子二次电池，锂离子二次电池、镍氢电池等等。第一开关和第二开关的类型没有特别规定，并且可以是由晶体管、FET、二极管、继电器开关等等实现的。
在这里，图2示出了在利用第n电压检测单元来测量蓄电模块101的正端子侧上的蓄电元件B(n)的电压的过程中测量值的误差。实线图示出了蓄电模块在高电压状态下的示例性误差，并且虚线图示出了蓄电模块在低电压状态下的示例性误差。虽然配备在高电位侧上的蓄电元件B(n)的电压误差取决于温度而不同，但是这种误差通常很大并且最大超过10％。大多数这种误差是由于电平移位电路的介入而发生的。
另一方面，图3示出了在利用第一电压检测单元来测量蓄电模块101的负端子侧上的蓄电元件B(1)的电压的过程中测量值的误差。因为测量蓄电元件B(1)的电压不需要电平移位，因此误差通常较小而与电压的大小无关并且小于5％。
如图2和图3所示，通过仅使用第一至第n电压检测单元难以准确地测量高电位侧上的蓄电元件(特别是蓄电元件B(n))的电压。因此，期望对在正常模式下所测量的测量电压值进行适当地校正。
在下文中，参考图4，将给出对包含校正模式的电压测量方法的描述。应当注意的是，图4中的流程本质上仅仅是示例性的，并且步骤的顺序和数量不局限于图4及以下描述中所示的那些。
通常在正常模式中对蓄电元件B(1)至B(n)的电压进行测量。在正常模式中，分别利用相应第一至第n电压检测单元对蓄电元件B(1)至B(n)的电压进行测量。在这里，在开关SW3和SW4处于闭合的ON状态并且开关SW11和SW12也处于闭合的ON状态的同时，其它第一开关(-)和第二开关(+)处于断开的OFF状态。
在从正常模式转到校正模式的过程中，首先使第一开关SW11、SW12、SW3、SW4断开以处于OFF状态(S10)。此后，使开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合以处于ON状态(S20)。该j被任意选择，并且与值j相对应的蓄电元件B(j)的电压是测量目标。应当注意的是，除开关SWj1和SWj2之外的全部的开关均断开并处以OFF状态。在该状态下，蓄电元件B(j)与电容器C并联连接。因而，电容器C的第一端子(-)和第二端子(+)之间的电压变得与蓄电元件B(j)的电压相同，并且电容器读取蓄电元件B(j)的电压。
接下来，使开关SWj1和SWj2断开以处于OFF状态(S30)。因而，虽然电容器C的端子之间的电压仍反映蓄电元件B(j)的电压，但是电容器C与具有高电位的蓄电元件B(j)之间的连接被取消。在这种状态下，使开关SW3和SW4闭合(S40)，并且第一电压检测单元VS(1)测量反映出蓄电元件B(j)的电压的电容器C的电压Vcp(S50)。
接下来，当开关SW12和SW21闭合以处于ON状态时(S60)，电容器C的端子短路，并且使所存储的电能放电。因而，电容器C恢复初始状态。
接下来，对在正常模式下第j电压检测单元所测量的蓄电元件B(j)的电压Vj与第一电压检测单元所测量的电容器的电压Vcp彼此进行比较。当它们之间存在实质的差异时，基于电压Vcp对在正常模式下所测量的值Vj进行校正(S70)。虽然没有特别规定校正的方法，但是例如对所存储的用于将在第j电压检测单元所获得的测量信号转换成电压的数据进行重置，以便将所测量的电压Vj与电压Vcp之间的差ΔV添加到将来在正常模式下所测量的值上或者从将来在正常模式下所测量的值减去所述差ΔV。
当一系列步骤结束时，使开关SW21断开以处于OFF状态并且使开关SW11闭合以处于ON状态。因而，恢复正常模式(S80)。此后，利用所校正的测量值，根据需要施加充电/放电控制以及附加的均衡控制。
在从正常模式转到校正模式时，在使开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合并且使电容器C读取蓄电元件B(j)的电压的步骤(S20)之前，期望检查切换电路(这里是开关SW11和SW12)是否已经发生故障。参考图5，将描述检查的示例性过程。
在正常模式中，使高电位侧上的线路和低电位侧上的线路旁路的第一开关和第二开关都是断开的。此外，在取消正常模式的过程中，开关SW11、SW12、以及SW3断开。该状态是检查故障发生的过程中的初始状态。
首先，SW控制单元13使开关SW12和SW21闭合，并且此后使开关SW12和SW21断开(S101)。在这里，当开关SW11正常时，当开关SW12和SW21闭合时电容器C放电。另一方面，当由于故障而使开关SW11固定在闭合状态时，即使开关SW11闭合，电容器C也不会放电。
接下来，当SW控制单元13使开关SW3闭合时，第一电压检测单元VS(1)测量电容器C的电压Vcp(S102)。在这里，当开关SW11正常时，第一电压检测单元VS(1)检测放电电容器C的电压(例如电压接近0V)。另一方面，当开关SW11发生故障时，检测蓄电元件B(1)的电压V1。
操作处理单元103对在S102中所测量的电容器C的电压Vcp与阈值Va进行比较，并且当电压Vcp等于或大于阈值Va时检测开关SW11的异常(S103)。通过将阈值Va设置为小于先前在正常模式中所测量的蓄电元件B(1)的电压V1，当检测到蓄电元件B(1)的电压V1时检测开关SW11的异常(故障)。也就是说，应将阈值Va设置为满足0≤Va<V1。另一方面，阈值Va不是必需参考实际测量的电压V1加以设置的，并且可以是参考蓄电元件B(1)的预期最低电压而设置的。
接下来，当开关SW11正常时，SW控制单元13使开关SW11闭合，并且第一电压检测单元VS(1)再次测量电容器C的电压Vcp(S104)。在这里，当开关SW12正常时，因为开关SW12断开，因此所检测到的电压保持在放电电容器C的电压。另一方面，当由于故障而使开关SW12固定在闭合状态时，当开关SW11闭合时，电容器C读取蓄电元件B(1)的电压V1。
操作处理单元103对在S104中所测量的电容器C的电压Vcp与阈值Va进行比较。当电容器C的电压Vcp等于或大于阈值Va时，操作处理单元103检测开关SW12的异常(S105)。还在这种情况下，通过将阈值Va设置为小于蓄电元件B(1)的电压V1，当检测到蓄电元件B(1)的电压V1时检测开关SW11的异常(故障)。
应当注意的是，应使用例如蓄电元件B(1)的过放电电压V1'以作为蓄电元件B(1)的预期最低电压。通常对全部的蓄电元件B(j)进行控制以避免过放电状态。因此，当第一电压检测单元VS(1)检测到低于蓄电元件B(1)的过放电电压V1'的电压时，电容器C读取蓄电元件B(1)的电压的可能性低，并且可确定开关SW11，SW12是正常的。
即使开关SW11和SW12是正常的，电容器C放电可能需要时间。另一方面，为了快速确定是否发生故障，期望在电容器C未完全放电的阶段检测电容器C的电压，并且确定是否发生故障。在这种情况下，应将阈值设置为在不超过过放电电压V1'的范围内的最大可能值。也就是说，应将电压的阈值Va设置为满足0≤Va<V1'。
未特别规定校正模式的开始时间点。例如，当电压测量装置或蓄电装置被激活时，控制可以在正常模式中一次地启动，并且此后在预定时段逝去之后可以转到校正模式。此后，连续地校正蓄电元件B(2)至B(n)当中的期望被校正的蓄电元件。此后，控制应返回到正常模式。在相当长的时段内连续使用电压测量装置或蓄电装置的情况下，模块控制单元102和/或操作处理单元103应被配置为使得控制每个预定时段自动地转到校正模式。
一旦激活电源装置，第一电压测量单元11的电压检测单元VS(1)至VS(n)测量蓄电元件的当前电压。通过通信装置104将测量值从模块控制单元102传送到操作处理单元103。操作处理单元103所包括的计算单元14基于测量的电压值利用存储在存储器单元16中的计算公式和/或测量数据(在校正模式中在适当的定时对其进行重置)来执行预定操作。此后，基于操作结果，充电/放电控制单元15控制蓄电元件的充电/放电。另一方面，模块控制单元102在适当的定时通过SW控制单元13在正常模式与校正模式之间切换。
(第二实施例)
图6是包括根据本实施例的电压控制装置的示例性电源装置的电路配置图。电源装置100包括蓄电模块101、与蓄电模块101相连的切换电路105、通过切换电路与蓄电模块101相连的模块控制单元102、以及能够与蓄电模块101和模块控制单元102进行通信的操作处理单元103。
蓄电模块101包括串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)。蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高。应当注意的是，在附图中，为了方便起见，虽然示出了四个蓄电元件，但是应当理解的是在这里蓄电元件的数量和相应部件的数量的每一个是n个(2≤n)。
模块控制单元102包括第一电压测量单元11、第二电压测量单元(VMS)12、以及SW控制单元(SW-Ct)13。第一电压测量单元11包括分别用于各个地测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压的第一至第n电压测量单元VS(1)至VS(n)。第二电压测量单元12测量蓄电模块101的电压(即蓄电元件B(1)至B(n)的累积电压)。具体地说，蓄电元件B(i)(i是从1到n的整数)的负端子通过端子T(i)与第i电压检测单元VS(i)的第一端子(-)相连，并且蓄电元件B(i)的正端子通过端子T(i+1)与第i电压检测单元VS(i)的第二端子(+)相连。第一电压测量单元11(第一至第n电压检测单元)、第二电压测量单元(VMS)12、以及SW控制单元13与操作处理单元103进行通信。通过通信装置104将在电压测量单元所获得的测量值传送到操作处理单元103。SW控制单元13根据来自操作处理单元103的控制指令来控制开关的闭合/断开(ON/OFF)。
切换电路105包括其第一端子(-)与端子T(1)相连并且其第二端子(+)与端子T(2)相连的电容器C。也就是说，电容器C的第一端子(-)与第一电压检测单元VS(1)的第一端子(-)相连，并且电容器C的第二端子(+)与第一电压检测单元VS(1)的第二端子(+)相连。因而，在正常模式中电容器C与蓄电元件B(1)并联连接。
另一方面，在具有最低电位并使蓄电元件B(1)的负端子与端子T(1)(第一电压检测单元VS(1)的第一端子(-))彼此相连的线路与具有较高电位并使蓄电元件B(i)(i≠1)的负端子与端子T(i)(第i电压检测单元VS(i)的第一端子(-))彼此相连的线路之间，提供相应的旁路线路BL1(i)。在旁路线路BL1(i)中插入与蓄电元件B(i)相对应的第一开关SW1(i)。
类似地，在具有第二最低电位并使蓄电元件B(1)的正端子与端子T(2)(第一电压检测单元VS(1)的第二端子(+))彼此相连的线路与具有较高电位并使蓄电元件B(i)(i≠1)的正端子与端子T(i+1)(第i电压检测单元VS(i)的第二端子(+))彼此相连的线路之间，提供相应的旁路线路BL2(i)。在旁路线路BL2(i)中插入与蓄电元件B(i)相对应的第二开关SW2(i)。
线路L(1)具有在相对于与旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的负端子侧上的第三开关SW3。线路L(2)具有在与旁路线路BL1(1)的连接点以及与旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点之间的第四开关SW4。线路L(3)具有在相对于与旁路线路BL1(2)的连接点以及与旁路线路BL2(2)的连接点的负端子侧上的第五开关SW5。开关SW1(1)与开关SW4并联连接。
具有基本相同的电阻值的电阻器R分别与开关SW1(i)和SW2(i)相连。电阻器R用于消耗蓄电元件的一部分电能以用于就电压而言使多个蓄电元件均衡。
第六开关SW6介于端子T(1)与电容器的第一端子之间。此外，电容器的第一端子与线路L(1)之间的连接点位于相对于线路L(1)与旁路线路BL1(1)至BL1(n)之间的每个连接点的端子T(1)侧上。因此，当开关SW6断开时，不仅端子T(1)与电容器之间的连接断开，而且端子T(1)与每个旁路线路BL1之间的连接也断开。另一方面，第七开关SW7介于端子T(2)与电容器的第二端子之间。此外，电容器的第二端子与线路L(2)之间的连接点位于相对于线路L(2)与旁路线路BL2(2)至BL2(n)之间的每个连接点的端子T(2)侧上。因此，当开关SW7断开时，不仅端子T(2)与电容器之间的连接断开，而且端子T(2)与旁路线路BL2之间的每个连接也断开。应当注意的是，虽然图中的切换电路105包括第七开关SW7，但是开关SW7并不是必需的。
因为蓄电元件B(1)与电容器C彼此并联连接，因此在开关SW3至SW6闭合并且其它开关断开的状态下，电容器C的端子之间的电压基本上与蓄电元件B(1)的电压相同。应当注意的是，其中开关SW3至SW6闭合并且其它开关断开的状态是正常模式。在正常模式中，蓄电元件B(1)至B(n)具有各个地分别由第一至第n电压检测单元测量的其电压。
根据蓄电元件的电压的测量结果，操作处理单元103输出用于校正测量值的控制指令或者用于均衡电压的控制指令。操作处理单元103可以包括用于计算均衡化目标电压所必需的计算单元14，或者可以包括用于控制蓄电模块101的充电/放电的充电/放电控制单元15。操作处理单元103可以进一步包括存储器单元16以将计算所必需的计算公式和/或测量数据存储在其中。存储器单元16可以是由用于将操作处理程序存储在其中的随机存取存储器(RAM)或只读存储器(ROM)来实现的。计算单元14包括CPU。
蓄电元件B(1)至B(n)是诸如电容器或二次电池这样的设备。电容器可以是电双层电容器、锂离子电容器等等。二次电池可以是钠离子二次电池，锂离子二次电池、镍氢电池等等。第一开关至第五开关的类型没有特别规定，并且可以是由晶体管、FET、二极管、继电器开关等等实现的。
接下来，参考图7，给出对根据本实施例的示例性电压控制方法的描述。应当注意的是，图7中的流程本质上仅仅是示例性的，并且步骤的顺序和数量不局限于图7及以下描述中所示的那些。
电压控制方法的开始时间点没有特别规定。例如，一旦激活电源装置或电压控制装置，则电压控制方法可以开始。当电源装置或电压控制装置被激活时，控制可以在正常模式中一次地开始，并且此后可以在预定时段逝去之后转到第一或第二均衡化模式或校正模式。在相当长的时段内连续使用电源装置或电压测量装置的情况下，模块控制单元102和/或操作处理单元103应被配置为使得控制每个预定时段自动地转到第一或第二均衡化模式或校正模式。
在正常模式中，第一电压测量单元11的第一电压检测单元VS(1)至第n电压检测单元VS(n)测量蓄电元件的当前电压Vr(i)(i是从1到n的整数))(S10)。通过通信装置104将所测量的当前电压Vr(i)从模块控制单元102传送到操作处理单元103。
操作处理单元103所包括的计算单元14利用存储在存储器单元16中的计算公式和/或测量数据基于所测量的电压值来执行预定操作。基于操作结果，充电/放电控制单元15控制蓄电元件101的充电/放电。在其它操作中，计算单元14选择多个候选模式中的一个。例如，取决于情况选择正常模式、校正模式、第一均衡化模式、以及第二均衡化模式当中的一个模式。在这里，当执行电压均衡时，选择第一均衡化模式或第二均衡化模式(S20)。
当期望以大电流值快速达到均衡时，选择第一均衡化模式。另一方面，当不要求时间并且希望在适度条件下达到均衡时，选择第二均衡化模式。在这里，可以单独为每个蓄电元件确定将在第一均衡化模式和第二均衡化模式的哪一个中执行放电。
当选择了第一均衡化模式或第二均衡化模式时，在计算单元14中，基于第一电压测量单元11所测量的测量值来设置均衡化目标电压Vm(S30)。取决于蓄电模块101的预期用途或使用方式，在适当的定时将均衡化目标电压Vm设置为适当值。例如，将均衡化目标电压Vm设置为所测量的电压Vr(1)至Vr(n)当中的最低电压。在这种情况下，通常通过使除了具有最低电压的蓄电元件B(基本)之外的蓄电元件放电的操作可达到均衡。
接下来，模块控制单元102通过SW控制单元13对用于实现所选模式的任何开关进行切换。因而，在第一或第二均衡化模式中，执行用于均衡的放电(S40)。在这里，根据需要使除蓄电元件B(基本)之外的(n-1)个蓄电元件各个地放电，由此蓄电元件的电压近似于均衡化目标电压Vm。
另一方面，当选择正常模式时，开关SW3至SW7闭合并且其它开关保持断开。当例如根据随后所述的流程选择了校正模式(参见图8)时，连续地执行对蓄电元件的电压的校正。
当选择了第一均衡化模式时，全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第一电流放电。当选择了第二均衡化模式时，全部的开关都被控制为使得蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个通过第二电流放电。第一电流流过的电路被配置为具有与一个电阻器R相对应的电阻，并且第二电流流过的电路被配置为具有与两个电阻器R相对应的电阻。
在使得蓄电元件B(1)在第一均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW1(1)和SW3闭合，并且使其它开关断开。在使得蓄电元件B(1)在第二均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW3、SW4、SW1(2)、以及SW2(2)闭合，并且使其它开关断开。
在使得蓄电元件B(2)在第一均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW4、SW5、以及SW2(2)闭合，并且使其它开关断开。在使得蓄电元件B(2)在第二均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW5、SW1(1)、以及SW1(2)闭合，并且使其它开关断开。
在使得蓄电元件B(i)(i为从3至n的整数)在第一均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW1(i-1)、SW1(i)、SW2(i)、以及SW2(i-1)闭合，并且使其它开关断开。在使得蓄电元件B(i)在第二均衡化模式中放电的过程中，SW控制单元13使开关SW1(i-1)和SW1(i)或开关SW2(i)和SW2(i-1)闭合，并且使其它开关断开。
当均衡化模式结束时，SW控制单元13对相关开关进行切换，并且电压控制装置100转到正常模式(S50)。在正常模式中，每个预定时间对蓄电元件B(1)至B(n)的电压Vr(1)至Vr(n)进行测量。
对电压Vr(1)至Vr(n)与操作被保证的上限电压Vm-up进行比较(S60)。当Vr<Vm-up(是)时，充电继续，并且接下来对电压Vr与操作被保证的下限电压Vm-ud进行比较(S70)。当Vr>Vm-ud(是)时，放电继续。另一方面，在S60中，当Vr≥Vm-up(N)时，如果在充电模式下则充电停止。在S70中，当Vr≤Vm-ud(N)时，如果在放电模式下则放电停止。对全部的蓄电元件B(1)至B(n)执行比较。因此，当电压Vr(1)至Vr(n)中的任何一个与Vr≥Vm-up或Vr≤Vm-ud相对应时，如果在充电模式下则充电停止，并且如果在放电模式下则放电停止。
另一方面，第二电压测量单元12每个预定时间测量蓄电模块101的电压Vuse，并对电压Vuse与使用上限电压Vuse-up进行比较(S80)。当Vuse<Vuse-up(是)时，充电继续。接下来，对电压Vuse与使用下限电压Vuse-ud进行比较(S90)。当Vuse>Vuse-ud(是)时，放电继续。当Vuse≥Vuse-up或Vuse≤Vuse-ud时，如果在充电模式下则充电停止，并且如果在放电模式下则放电停止。
接下来，将给出对校正模式的描述。再次，这里参考图2和3。如图2所示，虽然配备在高电位侧上的蓄电元件B(n)的电压误差取决于温度而不同，但是这种误差通常很大并且最大超过10％。大多数这种误差是由于电平移位电路的介入而发生的。如图3所示，因为测量蓄电元件B(1)的电压不需要电平移位电路，因此误差通常小而与电压的大小无关并且小于5％。
如图2和3所示，通过仅使用第一至第n电压检测单元难以准确地测量高电位侧上的蓄电元件(特别是蓄电元件B(n))的电压。因此，期望对在正常模式下所测量的测量电压值进行适当地校正。
在下文中，参考图8，将给出对包含校正模式的电压测量方法的描述。应当注意的是，图8中的流程本质上仅仅是示例性的，并且步骤的顺序和数量不局限于图8及以下描述中所示的那些。
通常在正常模式下测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压。在这里，在开关SW3至SW7处于闭合的ON状态的同时，其它开关处于断开的OFF状态。在从正常模式转到校正模式的过程中，首先，开关SW3、SW4、SW6、以及SW7断开以处于OFF状态(S100)。此后，例如，开关SW1(i)和SW2(i-1)(i≠1)闭合以处于ON状态(S200)。i是任意选择的，并且与值i相对应的蓄电元件B(i)的电压是测量目标。在该状态下，蓄电元件B(i)与电容器C并联连接。因而，电容器C的第一端子(-)与第二端子(+)之间的电压变得与蓄电元件B(i)的电压相同，并且电容器C读取蓄电元件B(i)的电压。
在这里，在允许电容器C读取蓄电元件B(j)(j≠1)的电压之前，期望检查开关SW3和SW4是否已经出现故障。也就是说，期望按顺序地执行以下步骤：(a)在开关SW1(1)和SW4闭合之后，使开关SW1(1)和SW4断开；(b)在步骤(a)之后，使开关SW6闭合并且通过第一电压检测单元VS(1)来测量电容器的电压Vcp；(c)对在步骤(b)中所测量的电容器C的电压Vcp与阈值Va进行比较，并且当电压Vcp等于或大于阈值Va时，检测开关SW3的异常；(d)当开关SW3正常时，使开关SW3闭合并且通过第一电压检测单元VS(1)来测量电容器C的电压Vcp；以及(e)当在步骤(d)中所测量的电容器C的电压Vcp等于或大于阈值Va时，检测开关SW4的异常。虽然开关的名称不同，但是上述过程与根据图5所示的第一实施例的步骤相似。设置阈值Va的方式可以与第一实施例相同。
当开关SW3和SW4正常时，在使得电容器C读取蓄电元件B(j)(j≠1)的电压之后，开关SW1(i)和SW2(i-1)断开以处于OFF状态(S300)。因而，虽然电容器C的端子之间的电压仍反映出蓄电元件B(i)的电压，但是电容器C与具有高电位的蓄电元件B(i)之间的连接被取消。在该状态下，开关SW6和SW7闭合(S400)，并且第一电压检测单元VS(1)测量反映蓄电元件B(i)的电压的电容器C的电压Vcp(S500)。
接下来，当开关SW4和SW1(1)闭合以处于ON状态(S600)时，电容器C的端子短路，并且使所存储的电能放电。因而，电容器C恢复初始状态。
接下来，在正常模式中，对第i电压检测单元所测量的蓄电元件B(i)的电压Vi与第一电压检测单元所测量的电容器的电压Vcp彼此进行比较。当它们之间存在实质的差异时，基于电压Vcp对在正常模式下所测量的值Vi进行校正(S700)。虽然没有特别规定校正的方法，但是例如对所存储的用于将在第i电压检测单元所获得的测量信号转换成电压的数据进行重置，以便将所测量的电压Vi与电压Vcp之间的差ΔV添加到将来在正常模式下所测量的值上或者从将来在正常模式下所测量的值减去所述差ΔV。
当一系列步骤结束时，开关SW1(1)断开以处于OFF状态并且开关SW3闭合以处于ON状态。因而，恢复正常模式(S800)。此后，利用校正的测量值，执行充电/放电控制以及电压均衡。
[附录]
就上述电压测量装置而言，公开了以下附录。
(附录1)
一种电压测量装置，包括：
电压测量单元，该电压测量单元包括分别用于各个地测量串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压的第一至第n电压检测单元；
切换电路，用于对蓄电元件B(1)至B(n)与第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；
SW控制单元，用于驱动切换电路；以及
操作处理单元，用于与第一至第n电压检测单元以及SW控制单元进行通信，其中
蓄电元件B(1)至B(n)按顺序排列以便电位随着n增大而变得更高，
电压测量单元包括用于接收蓄电元件B(1)至B(n)的负端子上的电位的端子T(1)至T(n)以及用于接收蓄电元件B(n)的正端子上的电位的T(n+1)，
切换电路包括：
电容器，该电容器与蓄电元件B(1)并联连接；
线路L(1)至L(n+1)，用于使蓄电元件B(1)至B(n)的负端子以及蓄电元件B(n)的正端子分别与端子T(1)至T(n+1)相连；
旁路线路BL1(1)至BL1(n-1)，用于使线路L(1)分别与线路L(2)至L(n)相连；
旁路线路BL2(2)至BL2(n)，用于使线路L(2)分别与线路L(3)至L(n+1)相连，其中
旁路线路BL1(1)至BL1(n-1)分别具有第一开关SW1(1)至SW1(n-1)，电阻器R分别与第一开关SW1(1)至SW1(n-1)串联连接；
旁路线路BL2(2)至BL2(n)分别具有第二开关SW2(2)至SW2(n)，电阻器R分别与第二开关SW2(2)至SW2(n)串联连接；
线路L(1)具有在相对于与旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的负端子侧上的第三开关SW3；
线路L(2)具有在与旁路线路BL1(1)的连接点以及与旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点之间的第四开关SW4，
第六开关SW6介于端子T(1)与电容器的第一端子之间，
当介于蓄电元件B(j)的负端子(j是从2至n中选择的整数)与线路L(1)之间的第一开关是开关SW1(j-1)并且介于蓄电元件B(j)的正端子(j是从2至n中选择的整数)与线路L(2)之间的第二开关是开关SW2(j)时，SW控制单元根据来自操作处理单元的指令使开关SW1(j-1)和SW2(j)闭合并且使第一开关和第二开关中的其它开关断开，以便电容器与蓄电元件B(j)并联连接。
(附录2)
根据附录1的电压测量装置，具有按顺序地执行以下操作的功能，其中：
(i)SW控制单元使开关SW6、SW3、以及SW4闭合并使第一开关和第二开关断开以便将切换电路设置为正常模式，并且第一至第n电压检测单元在正常模式中测量蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
(ii)SW控制单元使开关SW3和SW4断开以取消正常模式，SW控制单元使开关SW6断开并且此后使开关SW1(j-1)和SW2(j)(j为从2至n中选择的整数)闭合以使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压；
(iii)在使得电容器读取蓄电元件B(j)的电压之后，SW控制单元使开关SW1(j-1)和SW2(j)断开；
(iv)在断开开关SW1(j-1)和SW2(j)之后，SW控制单元使开关SW6闭合，并且第一电压检测单元测量已读取了蓄电元件B(j)的电压的电容器的电压；
(v)在第一电压检测单元测量了电容器的电压之后，SW控制单元使开关SW4和SW1(1)闭合以便使电容器放电；并且
(vi)操作处理单元基于第一电压检测单元所测量的电容器的测量电压值来校正第j电压检测单元所测量的测量值。
参考符号列表
100:电源装置
101:蓄电模块
102:模块控制单元
103:操作处理单元
104:通信装置
105:切换电路
11:第一电压测量单元
12:第二电压测量单元
13:SW控制单元
14:计算单元
15:充电/放电控制单元
16:存储器单元
B(1)至B(n):蓄电元件
C:电容器
L(1)至L(n):线路
BL1(1)至BL1(n):旁路线路
BL2(1)至BL2(n):旁路线路
R21至Rn1:电阻器
R22至Rn2:电阻器
R:电阻器
SW11至SWn1:第一开关
SW12至SWn2:第二开关
SW1(1)至SW1(n):第一开关
SW2(1)至SW2(n):第二开关
SW3:第三开关
SW4:第四开关
SW5:第五开关
SW6:第六开关
SW7:第七开关
T(1)至T(n):端子
VS(1)至VS(n):第一至第n电压检测单元
Va:阈值
Vcp:电容器的电压
Vm:均衡化目标电压
Vm-up:操作被保证的上限电压
Vm-ud:操作被保证的下限电压
Vr(i):当前电压
Vuse:蓄电模块的电压
Vuse-ud:使用下限电压
Vuse-up:使用上限电压

Claims (18)

1.一种电压测量装置，其用于各个地测量被串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压，所述电压测量装置包括：
第一至第n电压检测单元，其分别各个地测量所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
切换电路，其对在所述蓄电元件B(1)至B(n)与所述第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；
SW控制单元，其驱动所述切换电路；以及
操作处理单元，其与所述第一至第n电压检测单元以及所述SW控制单元进行通信，
其中，
所述蓄电元件B(1)至B(n)被按顺序排列，以使得电位随着n的增大而变得更高，
所述切换电路包括被并联连接到所述蓄电元件B(1)的电容器，
其中，在所述切换电路中，
所述蓄电元件B(1)至B(n)的负端子通过各自的对应的第一开关来被连接到所述电容器的第一端子，
所述蓄电元件B(1)至B(n)的正端子通过各自的对应的第二开关来被连接到所述电容器的第二端子，
将第三开关SW3插入在所述第一电压检测单元与所述电容器的所述第一端子之间，
当与所述蓄电元件B(j)(j是从1到n中选择的整数)相对应的所述第一开关和所述第二开关分别是开关SWj1和SWj2时，
根据所述操作处理单元的指令，所述SW控制单元将所述开关SWj1和SWj2闭合并且将所述第一开关和第二开关中的其它开关断开，以使得所述电容器被并联连接到所述蓄电元件B(j)。
2.根据权利要求1所述的电压测量装置，其具有按顺序地执行以下操作的功能：
(i)所述SW控制单元将开关SW3、SW11以及SW12闭合并且将所述第一开关和所述第二开关中的其它开关断开，以使得将所述切换电路设置为正常模式，并且所述第一至第n电压检测单元在所述正常模式中测量所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
(ii)所述SW控制单元将所述开关SW11和SW12断开以便取消所述正常模式，所述SW控制单元将所述开关SW3断开并且此后将所述开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合，以使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压；
(iii)在使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压之后，所述SW控制单元将所述开关SWj1和SWj2断开；
(iv)在断开所述开关SWj1和SWj2之后，所述SW控制单元将所述开关SW3闭合，并且所述第一电压检测单元测量已读取所述蓄电元件B(j)的电压的所述电容器的电压；
(v)在所述第一电压检测单元已测量所述电容器的电压之后，所述SW控制单元将所述开关SW12和SW21闭合，以便将所述电容器放电；以及
(vi)所述操作处理单元基于由所述第一电压检测单元测量的所述电容器的测量电压值，来校正由所述第j电压检测单元测量的测量值。
3.根据权利要求2所述的电压测量装置，其具有在将所述开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合以使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压的操作之前来按顺序地执行以下操作的功能：
(a)在将所述开关SW12和SW21闭合之后，所述SW控制单元将所述开关SW12和SW21断开；
(b)所述SW控制单元将所述开关SW3闭合，并且所述第一电压检测单元测量所述电容器的电压；
(c)将在所述操作(b)中所测量的所述电容器的电压与阈值进行比较，并且当所述电容器的电压等于或大于所述阈值时，所述操作处理单元检测到所述开关SW11的异常；
(d)当所述开关SW11为正常时，所述SW控制单元将所述开关SW11闭合，并且所述第一电压检测单元测量所述电容器的电压；以及
(e)将在所述操作(d)中所测量的所述电容器的电压与所述阈值进行比较，并且当所述电容器的电压等于或大于所述阈值时，所述操作处理单元检测到所述开关SW12的异常。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的电压测量装置，其中，
所述切换电路进一步包括被分别串联连接到除所述开关SW11和SW12之外的所述第一开关和所述第二开关的电阻器，
所述操作处理单元包括：
计算单元，其基于所述蓄电元件B(1)至B(n)的测量电压值来计算所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压的均衡化目标电压；以及
充电/放电控制单元，其基于所述均衡化目标电压来对所述蓄电元件B(1)至B(n)各个地进行充电或放电，并且在所述放电中，电流流过所述电阻器中的至少一个。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的电压测量装置，其中，
将第四开关SW4插入在所述第一电压检测单元与所述电容器的所述第二端子之间，所述第四开关与所述第三开关同步地断开和闭合。
6.一种利用根据权利要求1所述的电压测量装置来各个地测量所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)在其中将开关SW3、SW11以及SW12闭合并且将所述第一开关和所述第二开关中的其它开关断开的正常模式中，由所述第一至第n电压检测单元来测量所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
(ii)将所述开关SW11和SW12断开以取消所述正常模式，并且将所述开关SW3断开，此后将开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合，以使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压；
(iii)在使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压之后，将所述开关SWj1和SWj2断开；
(iv)在断开所述开关SWj1和SWj2之后，将所述开关SW3闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量已读取所述蓄电元件B(j)的电压的所述电容器的电压；
(v)在由所述第一电压检测单元测量所述电容器的电压之后，将所述开关SW12和SW21闭合，以便将所述电容器放电；以及
(vi)基于由所述第一电压检测单元测量的所述电容器的测量电压值，来校正由所述第j电压检测单元测量的测量值。
7.根据权利要求6所述的电压测量方法，进一步包括以下步骤：
在所述步骤(v)或(vi)之后，将所述开关SW11闭合并且将所述开关SW21断开，以便返回到所述正常模式。
8.根据权利要求6和7中的一项所述的电压测量方法，在将所述开关SWj1和SWj2(j是从2到n中选择的整数)闭合以使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压的步骤之前，进一步包括以下步骤：
(a)将所述开关SW12和SW21闭合，并且此后将所述开关SW12和SW21断开；
(b)在所述步骤(a)之后，将所述开关SW3闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量所述电容器的电压；
(c)将在所述步骤(b)中所测量的所述电容器的电压与阈值进行比较，并且当所述电容器的电压等于或大于所述阈值时，检测到所述开关SW11的异常；
(d)当所述开关SW11为正常时，将所述开关SW11闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量所述电容器的电压；以及
(e)将在所述步骤(d)中所测量的所述电容器的电压与所述阈值进行比较，并且当所述电容器的电压等于或大于所述阈值时，检测到所述开关SW12的异常。
9.一种电压控制装置，其包括：
电压测量单元，其包括第一至第n电压检测单元，所述第一至第n电压检测单元分别各个地测量被串联连接的n个(2≤n)蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
切换电路，其对在所述蓄电元件B(1)至B(n)与所述第一至第n电压检测单元之间的连接状态进行切换；
SW控制单元，其驱动所述切换电路；以及
操作处理单元，其与所述第一至第n电压检测单元以及所述SW控制单元进行通信，
其中，
所述蓄电元件B(1)至B(n)被按顺序排列，以使得电位随着n的增大而变得更高，
所述电压测量单元包括用于接收所述蓄电元件B(1)至B(n)的负端子的电位的端子T(1)至T(n)、以及用于接收所述蓄电元件B(n)的正端子的电位的端子T(n+1)，
所述切换电路包括：
线路L(1)至L(n+1)，其将所述蓄电元件B(1)至B(n)的所述负端子以及所述蓄电元件B(n)的所述正端子分别连接到所述端子T(1)至T(n+1)；
旁路线路BL1(1)至BL1(n)，其分别将所述线路L(1)连接到所述线路L(2)至L(n+1)；
旁路线路BL2(2)至BL2(n)，其分别将所述线路L(2)连接到所述线路L(3)至L(n+1)，
其中，
所述旁路线路BL1(1)至BL1(n)分别具有第一开关SW1(1)至SW1(n)，将电阻器R分别串联连接到所述第一开关SW1(1)至SW1(n)；
所述旁路线路BL2(2)至BL2(n)分别具有第二开关SW2(2)至SW2(n)，将电阻器R分别串联连接到所述第二开关SW2(2)至SW2(n)；
所述线路L(1)具有在相对于与所述旁路线路BL1(1)至BL1(n)的每个连接点的所述负端子侧上的第三开关SW3；
所述线路L(2)具有第四开关SW4，所述第四开关SW4在所述线路L(2)与所述旁路线路BL1(1)的连接点和所述线路L(2)与所述旁路线路BL2(2)至BL2(n)的每个连接点之间；以及
所述线路L(3)具有在相对于与所述旁路线路BL1(2)的连接点和与所述旁路线路BL2(2)的连接点的所述负端子侧上的第五开关SW5。
10.根据权利要求9所述的电压测量装置，其中，
所述SW控制单元具有将全部的所述开关设置为从多个候选模式中选择出的模式的功能，
所述多个候选模式包括正常模式、第一均衡化模式以及第二均衡化模式，
根据所述操作处理单元的指令，
在所述正常模式中，所述SW控制单元将所述开关SW3至SW5闭合并且将所述开关中的其它开关断开，
在所述第一均衡化模式中，所述SW控制单元将全部的所述开关控制为以使得所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件按照第一电流来被放电，
在所述第二均衡化模式中，所述SW控制单元将全部的所述开关控制为以使得所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件按照第二电流来被放电，
所述第一电流流过的电路包括与一个所述电阻器R相对应的电阻，并且
所述第二电流流过的电路包括与两个所述电阻器R相对应的电阻。
11.根据权利要求10所述的电压测量装置，其中，
所述操作处理单元包括计算单元，所述计算单元基于所述蓄电元件B(1)至B(n)的测量电压值来计算所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压的均衡化目标电压Vm，并且
所述SW控制单元基于所述均衡化目标电压Vm，来将所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件设置为所述第一均衡化模式或所述第二均衡化模式。
12.根据权利要求10和11中的一项所述的电压测量装置，进一步包括被并联连接到所述蓄电元件B(1)的电容器，其中，
将所述蓄电元件B(1)的所述负端子连接到所述电容器的第一端子，
将所述蓄电元件B(1)的所述正端子连接到所述电容器的第二端子，
将第六开关SW6插入在所述端子T(1)与所述电容器的所述第一端子之间，
所述多个候选模式包括校正模式，
根据所述操作处理单元的指令，
在所述校正模式中，所述SW控制单元将所述电容器并联连接到所述蓄电元件B(2)至B(n)中的一个，
由所述第一电压检测单元来测量所述电容器的电压，并且
所述操作处理单元基于由所述第一电压检测单元测量的所述电容器的测量电压值，来校正在所述正常模式中所测量的测量值。
13.根据权利要求12所述的电压测量装置，其中，
将第七开关SW7插入在所述端子T(2)与所述电容器的所述第二端子之间，所述第七开关SW7与所述第六开关同步地断开和闭合。
14.一种电压控制方法，所述电压控制方法包括利用根据权利要求9所述的电压控制装置来将所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压均衡化的步骤，其中：
所述SW控制单元具有将全部的所述开关设置为从多个候选模式中选择出的模式的功能，
所述多个候选模式包括正常模式、第一均衡化模式以及第二均衡化模式，
在所述正常模式中，将所述开关SW3至SW5闭合并且将所述开关中的其它开关断开，
在所述第一均衡化模式中，将全部的所述开关控制为以使得所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件按照第一电流来被放电，
在所述第二均衡化模式中，将全部的所述开关控制为以使得所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件按照第二电流来被放电，
所述第一电流流过的电路包括与一个所述电阻器R相对应的电阻，
所述第二电流流过的电路包括与两个所述电阻器R相对应的电阻，
所述电压控制方法包括以下步骤：
(i)由所述电压测量单元来各个地测量所述蓄电元件B(1)至B(n)的电压；
(ii)基于由所述电压测量单元测量的测量值，来设置均衡化目标电压Vm；以及
(iii)在所述第一均衡化模式或所述第二均衡化模式中，基于所述均衡化目标电压Vm来将所述蓄电元件B(1)至B(n)中的至少一个蓄电元件放电。
15.根据权利要求14所述的电压控制方法，其中，
在将所述蓄电元件B(1)在所述第一均衡化模式中进行的放电中，将所述开关SW1(1)和所述开关SW3闭合，并且将所述开关中的其它开关断开，
在将所述蓄电元件B(1)在所述第二均衡化模式中进行的放电中，将所述开关SW3、所述开关SW4、所述开关SW1(2)以及所述开关SW2(2)闭合，并且将所述开关中的其它开关断开，
在将所述蓄电元件B(2)在所述第一均衡化模式中进行的放电中，将所述开关SW4、所述开关SW5以及所述开关SW2(2)闭合，并且将所述开关中的其它开关断开，
在将所述蓄电元件B(2)在所述第二均衡化模式中进行的放电中，将所述开关SW5、所述开关SW1(1)以及所述开关SW1(2)闭合，并且将所述开关中的其它开关断开，
在将所述蓄电元件B(i)(i是从3到n中选择的整数)在所述第一均衡化模式中进行的放电中，将开关SW1(i-1)、所述开关SW1(i)、开关SW2(i)以及所述开关SW2(i-1)闭合，并且将所述开关中的其它开关断开，并且
在将所述蓄电元件B(i)在所述第二均衡化模式中进行的放电中，将所述开关SW1(i-1)和所述开关SW1(i)闭合或者将所述开关SW2(i-1)和所述开关SW2(i)闭合，并且将所述开关中的其它开关断开。
16.根据权利要求14和15中的一项所述的电压控制方法，其中，
所述电压控制装置进一步包括被并联连接到所述蓄电元件B(1)的电容器，
所述蓄电元件B(1)的所述负端子被连接到所述电容器的第一端子，
所述蓄电元件B(1)的所述正端子被连接到所述电容器的第二端子，
将第六开关SW6插入在所述端子T(1)与所述电容器的所述第一端子之间，
所述电压控制方法进一步包括对在所述正常模式中所获得的所述蓄电元件B(2)至B(n)的电压进行校正的步骤，
所述校正的步骤包括：
(I)将所述开关SW6、所述开关SW3以及所述开关SW4断开以取消所述正常模式，此后将所述开关中的预定一个开关闭合以使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)(j≠1)的电压；
(II)在使得所述电容器读取所述蓄电元件B(j)的电压之后，将所述预定开关断开；
(III)在断开所述预定开关之后，将所述开关SW6闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量已读取所述蓄电元件B(j)的电压的所述电容器的电压；
(IV)在由所述第一电压检测单元测量所述电容器的电压之后，使所述电容器放电；以及
(V)基于由所述第一电压检测单元测量的所述电容器的测量电压值，来校正由所述第j电压检测单元测量的测量值。
17.根据权利要求16所述的电压控制方法，在使所述电容器读取所述蓄电元件B(j)(j≠1)的电压之前，进一步包括以下步骤：
(a)在将所述开关SW1(1)和所述开关SW4闭合之后，将所述开关SW1(1)和SW4断开；
(b)在所述步骤(a)之后，将所述开关SW6闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量所述电容器的电压；
(c)当在所述步骤(b)中所测量的所述电容器的电压等于或大于阈值时，检测到所述开关SW3的异常；
(d)当所述开关SW3为正常时，将所述开关SW3闭合，并且由所述第一电压检测单元来测量所述电容器的电压；以及
(e)当在所述步骤(c)中所测量的所述电容器的电压等于或大于所述阈值时，检测到所述开关SW4的异常。
18.根据权利要求16和17中的一项所述的电压控制方法，其中，
将第七开关SW7插入在所述端子T(2)与所述电容器的所述第二端子之间，所述第七开关SW7与所述第六开关同步地断开和闭合。
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