CN113252973A - 电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够高精度地检测电池的内部电阻值的电压检测装置。电压检测电路(20)具备差动放大电路(21)和MCU(22)。MCU(22)检测从差动放大电路(21)的运算放大器(OP1～OP3)输出的差电压，并基于检测出的差电压来计算电池单元(BC)的内部电阻值。此时，MCU(22)基于表示能够由该MUC(22)检测的最大的电压的最大电压与从差动放大电路(21)输出的差电压来控制差动放大电路(21)的放大率调整电路(21a)，并设定运算放大器(OP1～OP3)的放大率。

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
以往，作为电压检测装置，例如在专利文献1中记载了一种具有差动放大部和μCOM的差电压测定装置，差动放大部对从电池供给的第1电压与从所述电池供给的电力的第2电压的差电压进行放大并输出，μCOM基于从该差动放大部输出的差电压来检测电池的内部电阻值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-116012号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，上述的专利文献1所记载的差电压测定装置例如若增大差动放大部的放大率来提高检测精度，则在由于电池的经年劣化而导致电池的内部电阻值变大时，有可能超过能够由μCOM检测的最大的电压，另一方面，若减小差动放大部的放大率，则虽然不会超过能够由μCOM检测的最大的电压，但差动放大部的检测精度有可能降低。
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够高精度地检测电池的内部电阻值的电压检测装置。
用于解决问题的技术手段
为了解决上述问题，实现目的，本发明涉及的电压检测装置的特征在于，具备：差动放大电路，所述差动放大电路具有：第1输入端子，所述第1输入端子输入从电池供给的电力的第1电压；第2输入端子，所述第2输入端子输入从所述电池供给的电力的第2电压，所述第2电压是与所述第1电压不同的电压；放大率调整电路，所述放大率调整电路能够调整电压的放大率；放大电路，所述放大电路以被所述放大率调整电路调整后的放大率对从所述第1输入端子输入的所述第1电压与从所述第2输入端子输入的所述第2电压的差电压进行放大；及输出端子，所述输出端子输出被所述放大电路放大后的差电压；以及控制电路，所述控制电路检测从所述差动放大电路输出的差电压，并基于该差电压来计算所述电池的内部电阻值，且控制所述放大率调整电路，所述控制电路基于最大电压和从所述输出端子输出的差电压来控制所述放大率调整电路并设定所述放大电路的放大率，所述最大电压表示利用该控制电路能够检测的最大的电压。
所述控制电路的特征在于，基于最大电压和从所述输出端子输出的差电压来控制所述放大率调整电路并设定所述放大电路的放大率，所述最大电压表示利用该控制电路能够检测的最大的电压。
在上述电压检测装置中，优选为，在从所述输出端子输出的差电压达到所述最大电压的情况下，所述控制电路控制所述放大率调整电路而降低所述放大电路的放大率。
在上述电压检测装置中，优选为，所述放大率调整电路具有多个电阻器和对所述多个电阻器的连接进行切换的开关电路，通过利用所述开关电路来切换所述多个电阻器的连接，从而调整所述放大电路的放大率。
本发明涉及的电压检测装置的特征在于，具备：差动放大电路，所述差动放大电路具有：第1输入端子，所述第1输入端子输入从电池供给的电力的第1电压；第2输入端子，所述第2输入端子输入从所述电池供给的电力的第2电压，所述第2电压是与所述第1电压不同的电压；放大率调整电路，所述放大率调整电路能够调整电压的放大率；放大电路，所述放大电路以被所述放大率调整电路调整后的放大率对从所述第1输入端子输入的所述第1电压与从所述第2输入端子输入的所述第2电压的差电压进行放大；及输出端子，所述输出端子输出被所述放大电路放大后的差电压；以及控制电路，所述控制电路检测从所述差动放大电路输出的差电压，并基于该差电压来计算所述电池的内部电阻值，且控制所述放大率调整电路，所述控制电路根据使用所述电池的使用期间来控制所述放大率调整电路，并设定所述放大电路的放大率。
发明效果
本发明涉及的电压检测装置基于表示能够由控制电路检测的最大的电压的最大电压和从差动放大电路输出的差电压来设定放大电路的放大率，从而能够使从差动放大电路输出的差电压在不超过控制电路的最大电压的范围内接近该最大电压，因此能够高精度地检测电池的内部电阻值。另外，本发明涉及的电压检测装置根据已使用电池的使用期间来设定放大电路的放大率，从而能够使从差动放大电路输出的差电压在不超过控制电路的最大电压的范围内接近该最大电压，因此能够高精度地检测电池的内部电阻值。
附图说明
图1是表示实施方式涉及的电池状态检测装置的结构例的电路图。
图2是表示实施方式涉及的差电压与放电电流的关系的图。
图3是表示实施方式涉及的电池状态检测装置的工作例的流程图。
图4是表示实施方式的变形例涉及的电池状态检测装置的结构例的电路图。
符号说明
20、20A 电压检测电路(电压检测装置)
21 差动放大电路
21a 放大率调整电路
22、22A MCU (控制电路)
BC 电池单元(电池)
V1in 输入端子(第1输入端子)
V2in 输入端子(第2输入端子)
V3out 输出端子
OP1～OP3 运算放大器(放大电路)
R 电阻器
SW60～SW120 开关电路
具体实施方式
参照附图对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细说明。本发明并不被以下的实施方式所记载的内容限定。另外，在以下所记载的构成要素中包含本领域技术人员能够容易想到的要素、实质上相同的要素。而且，以下所记载的结构能够适当组合。另外，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
[实施方式]
参照附图对实施方式涉及的电池状态检测装置1进行说明。图1是表示实施方式涉及的电池状态检测装置1的结构例的电路图。图2是表示实施方式涉及的差电压与放电电流的关系的图。另外，在图2中，示出了放电电流，但即使是充电电流，也能够仅通过电压下降变化为电压上升而得到同样的倾向的关系图。电池状态检测装置1搭载于车辆，是推定构成该车辆的电池组B的多个电池单元BC(BC1～BC4)的劣化的装置。电池状态检测装置1具备电池切换电路10和电压检测电路20。
电池组B是能够对直流电力进行充放电的电池，例如是锂离子电池。电池组B构成为包含多个电池单元BC、例如4个电池单元BC1～BC4。这些电池单元BC1～BC4各自的电压为5V左右，且串联连接。电池组B通过串联连接的电池单元BC1～BC4供给20V左右的电压的电力。
电池切换电路10是从多个电池单元BC中切换为要推定劣化的对象的电池单元BC的电路。电池切换电路10具备低通滤波器LF、电容器C1、C2、二极管D1、D2、开关电路SW10～SW50。
低通滤波器LF对频率高的电信号进行截止。低通滤波器LF包括电阻和电容器。低通滤波器LF与电池组B连接，使频率比预先确定的频率低的电信号通过，且对频率比预先确定的频率高的电信号进行截止。由此，低通滤波器LF能够去除从电池组B供给的电力中包含的噪声。
电容器C1蓄积电荷，并放出所蓄积的电荷。电容器C1经由开关电路SW10～SW40而与电池单元BC连接，对从该电池单元BC供给的电力的电荷进行蓄积。另外，电容器C1经由开关电路SW50与差动放大电路21连接，将已蓄积的电荷向差动放大电路21放出。
电容器C2蓄积电荷，并放出所蓄积的电荷。电容器C2经由开关电路SW10～SW40而与电池单元BC连接，对从该电池单元BC供给的电力的电荷进行蓄积。另外，电容器C2经由开关电路SW50与差动放大电路21连接，将已蓄积的电荷向差动放大电路21放出。
二极管D1使电流向一个方向流动。二极管D1的阳极端子与电容器C1的端子连接，阴极端子与20V的电源系统连接。在过电流流过电容器C1时电流流过二极管D1，保护包含电容器C1的电路。
二极管D2使电流向一个方向流动。二极管D2的阳极端子与电容器C2的端子连接，阴极端子与20V的电源系统连接。在过电流流过电容器C2时二极管D2导通，保护包含电容器C2的电路。
开关电路SW10是使电流接通或切断的电路。开关电路SW10与后述的MCU(MicroController Unit：微控制单元)22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW10设置在低通滤波器LF与开关电路SW30之间，对从多个电池单元BC的正极经由低通滤波器LF流动的电流进行接通或切断。开关电路SW10例如从多个电池单元BC中使1个电池单元BC接通。开关电路SW10具有开关SW11～SW14。
开关SW11连接到电池单元BC1的正极和开关电路SW30。开关SW11基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使从电池单元BC1的正极流出的电流接通，通过断开从而切断从电池单元BC1的正极流出的电流。开关SW12连接到电池单元BC2的正极和开关电路SW30。开关SW12基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使从电池单元BC2的正极流出的电流接通，通过断开从而切断从电池单元BC2的正极流出的电流。开关SW13连接到电池单元BC3的正极和开关电路SW30。开关SW13基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使从电池单元BC3的正极流出的电流接通，通过断开从而切断从电池单元BC3的正极流出的电流。开关SW14连接到电池单元BC4的正极和开关电路SW30。开关SW14基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使从电池单元BC4的正极流出的电流接通，通过断开从而切断从电池单元BC4的正极流出的电流。
开关电路SW20是使电流接通或切断的电路。开关电路SW20与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW20设置于低通滤波器LF与开关电路SW40之间，对经由低通滤波器LF流向多个电池单元BC的负极的电流进行接通或切断。开关电路SW20例如从多个电池单元BC中使1个电池单元C接通。开关电路SW20具有开关SW21～SW24。
开关SW21连接到电池单元BC1的负极和开关电路SW40。开关SW21基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使流向电池单元BC1的负极的电流接通，通过断开从而切断流向电池单元BC1的负极的电流。开关SW22连接到电池单元BC2的负极和开关电路SW40。开关SW22基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使流向电池单元BC2的负极的电流接通，通过断开从而切断流向电池单元BC2的负极的电流。开关SW23连接到电池单元BC3的负极和开关电路SW40。开关SW23基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使流向电池单元BC3的负极的电流接通，通过断开从而切断流向电池单元BC3的负极的电流。开关SW24连接到电池单元BC4的负极和开关电路SW40。开关SW24基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使流向电池单元BC4的负极的电流接通，通过断开从而切断流向电池单元BC4的负极的电流。
开关电路SW30是使电流接通或切断的电路。开关电路SW30与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW30设置在开关电路SW10与电容器C1、C2之间，使从多个电池单元BC的正极经由开关电路SW10等向电容器C1、C2流动的电流接通或切断。开关电路SW30具有开关SW31、SW32。
开关SW31与开关电路SW10和电容器C1连接。开关SW31基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而使从对象的电池单元BC、即通过开关电路SW10通电的1个电池单元BC的正极流向电容器C1的电流接通，通过断开从而切断从对象的电池单元BC的正极流向电容器C1的电流。开关SW32与开关电路SW10以及电容器C2连接。开关SW32基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从使从对象的电池单元BC的正极流向电容器C2的电流接通，通过断开从而切断从对象的电池单元BC的正极流向电容器C2的电流。
开关电路SW40是使电流接通或切断的电路。开关电路SW40与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW40设置在电容器C1、C2与开关电路SW20之间，使从电容器C1、C2经由开关电路SW20等流向多个电池单元BC的负极的电流接通或切断。开关电路SW40具有开关SW41、SW42。
开关SW41与电容器C1及开关电路SW20连接。开关SW41基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而连接从电容器C1向对象的电池单元BC、即通过开关电路SW20而接通的1个电池单元BC的负极的路径，通过断开从而切断从电容器C1向对象的电池单元BC的负极的路径。开关SW42与电容器C2和开关电路SW20连接。开关SW42基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而连接从电容器C2向对象的电池单元BC的负极的路径，通过断开从而切断从电容器C2向对象的电池单元BC的负极的路径。
开关电路SW50是施加或切断电压的电路。开关电路SW50与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW50设置在电容器C1、C2与电压检测电路20之间，使从电容器C1、C2向电压检测电路20输入的电压施加或切断。开关电路SW50具有开关SW51、SW52。
开关SW51与电容器C1以及电压检测电路20连接。开关SW51基于从MCU22输出的控制信号，通过闭合从而施加从电容器C1向电压检测电路20输入的电压，通过断开而切断从电容器C1向电压检测电路20输入的电压。开关SW52与电容器C2和电压检测电路20连接。开关SW52基于从MCU22输出的控制信号而闭合，由此施加从电容器C2向电压检测电路20输入的电压，通过断开而切断从电容器C2向电压检测电路20输入的电压。
电压检测电路20具备差动放大电路21和作为控制电路的MCU22。
差动放大电路21对表示不同的2个电压之差的差电压进行放大并输出。差动放大电路21是所谓的仪表放大器(Instrumentation amplifier)，具备作为第1输入端子的输入端子(同相输入端子)V1in、作为第2输入端子的输入端子(同相输入端子)V2in、输出端子V3out、二极管D3、作为放大电路的运算放大器OP1～OP3以及放大率调整电路21a。
输入端子V1in输入电压。输入端子V1in经由电池切换电路10的开关SW51而与电容器C1连接，输入该电容器C1中蓄积的电池单元BC的电压。即，对输入端子V1in施加在电容器C1中蓄积的电池单元BC的电压(第1电压)。输入端子V1in与运算放大器OP1连接，将输入的第1电压向运算放大器OP1输出。
输入端子V2in输入电压。输入端子V2in经由电池切换电路10的开关SW52而与电容器C2连接，输入该电容器C2中蓄积的电池单元BC的电压。即，对输入端子V2in施加在电容器C2中蓄积的电池单元BC的电压(第2电压)。该第2电压是与上述第1电压不同的电压。输入端子V2in与运算放大器OP2连接，将输入的第2电压向运算放大器OP2输出。
运算放大器OP1对电压进行放大。运算放大器OP1与输入端子V1in连接，将从该输入端子V1in输出的第1电压以由放大率调整电路21a调整后的放大率放大，将放大后的第1电压从运算放大器OP1的输出端子V1out输出到运算放大器OP3。
运算放大器OP2对电压进行放大。运算放大器OP2与输入端子V2in连接，将从该输入端子V2in输出的第2电压以由放大率调整电路21a调整后的放大率放大，将放大后的第2电压从运算放大器OP2的输出端子V2out输出到运算放大器OP3。
运算放大器OP3对电压进行放大。与运算放大器OP1的输出端子V1out和运算放大器OP2的输出端子V2out连接，将从输出端子V1out输出的第1电压与从输出端子V2out输出的第2电压的差电压以由放大率调整电路21a调整后的放大率放大。运算放大器OP3经由输出端子V3out与MCU22连接，将放大后的差电压经由输出端子V3out输出到MCU22。
二极管D3使电流向一个方向流动。二极管D3的阳极端子与输出端子V3out连接，阴极端子与5V的电源系统连接。在从输出端子V3out流出过电流时电流流过二极管D3，从而保护MCU22。
放大率调整电路21a调整电压的放大率。放大率调整电路21a具备多个电阻单元R6～R12和切换多个电阻单元R6～R12的连接的开关电路SW60～SW120。放大率调整电路21a利用开关电路SW60～SW120切换多个电阻单元R6～R12的各电阻器R的连接，从而调整运算放大器OP1～OP3的放大率。
在此，运算放大器OP1～OP3的放大率通过切换电阻单元R6～R12的各电阻器R的连接来进行调整，但预先准备了多个放大率的模式。多个放大率的模式基于与电池单元BC的耐用年数和温度范围(使用时的上限温度至下限温度的范围)对应的内部电阻值来预先求出。在电池单元BC未使用且上限温度的情况下，该内部电阻值成为最小的电阻值。另一方面，在电池单元BC达到耐用年数且下限温度的情况下，内部电阻值成为最大的电阻值。这些内部电阻值的最小值及最大值通过实测或推定而预先求出。并且，在本实施方式中，基于未使用且上限温度的电池单元BC中流过的2种大小的电流和内部电阻值的最小值，求出差电压的最小值即差电压Vmin(参照图2)，根据达到耐用年数且下限温度的电池单元BC中流过的2种大小的电流和内部电阻值的最大值，求出差电压的最大值即差电压Vmax(参照图2)。
然后，以如下方式设定放大率：在将求得的最小的差电压Vmin放大而得的放大后的差电压Vmin不超过MCU22的最大电压的范围内使放大后的差电压Vmin尽可能接近MCU22的最大电压。该情况下的放大率由于是对最小的差电压Vmin进行放大，其结果是成为最大的放大率。另外，以如下方式设定放大率：在将最大的差电压Vmax放大而得的放大后的差电压Vmax不超过MCU22的最大电压的范围内使放大后的差电压Vmax尽可能接近MCU22的最大电压。该情况下的放大率由于是对最大的差电压Vmax进行放大，其结果是成为最小的放大率。此外，MCU22的最大电压是MCU22能够检测的最大的电压。
基于上述最大的放大率和最小的放大率，准备多个放大率的模式。例如，以从最小的放大率到最大的放大率阶段性地提高放大率的方式，准备多个放大率的模式。多个放大率的模式通过切换电阻单元R6～R12的各电阻器R的连接而形成。多个放大率的模式可以考虑形成与耐用年数同等数量的模式，例如考虑耐用年数为10年则形成10个模式，但并不限定于此。设定放大率的电阻单元R6～R12如以下的说明那样构成。
电阻单元R6设置在运算放大器OP1的反相输入端子与运算放大器OP2的反相输入端子之间。电阻单元R6具有电阻值各不相同的多个电阻器R61～R6n。在此，“n”是表示电阻器R6的最大个数的值，被适当地设定。“n”的值例如考虑设为与电池组B的耐用年数同等的值，但并不限定于此。
开关电路SW60选择电阻模式。开关电路SW60与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW60设置在上述电阻单元R6与运算放大器OP1的反相输入端子之间。开关电路SW60具有多个开关SW61～SW6n。多个开关SW61～SW6n设置为与电阻器R61～R6n相同的个数，各开关SW61～SW6n分别对各电阻器R61～R6n进行接通或切断。例如，开关SW61对电阻器R61进行接通或切断，开关SW62对电阻器R62进行接通或切断，开关SW6n对电阻器R6n进行接通或切断。
电阻单元R7设置在运算放大器OP1的反相输入端子与运算放大器OP1的输出端子V1out之间。电阻单元R7具有电阻值各不相同的多个电阻器R71～R7n。在此，“n”是表示电阻器R7的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6相同的数量。
开关电路SW70选择电阻模式。开关电路SW70与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW70设置在上述电阻单元R7与运算放大器OP1的反相输入端子之间。开关电路SW70具有多个开关SW71～SW7n。多个开关SW71～SW7n设置为与电阻器R71～R7n相同的个数，各开关SW71～SW7n分别使各电阻器R71～R7n接通或切断。例如，开关SW71使电阻器R71接通或切断，开关SW72使电阻器R72接通或切断，开关SW7n使电阻器R7n接通或切断。
电阻单元R8设置在运算放大器OP2的反相输入端子与运算放大器OP2的输出端子V2out之间。电阻单元R8具有电阻值各不相同的多个电阻器R81～R8n。在此，“n”是表示电阻器R8的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6等相同的数量。
开关电路SW80选择电阻模式。开关电路SW80与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW80设置在上述电阻单元R8与运算放大器OP2的反相输入端子之间。开关电路SW80具有多个开关SW81～SW8n。多个开关SW81～SW8n设置为与电阻器R81～R8n相同的个数，各开关SW81～SW8n分别使各电阻器R81～R8n接通或切断。例如，开关SW81使电阻器R81接通或切断，开关SW82使电阻器R82接通或切断，开关SW8n使电阻器R8n接通或切断。
电阻单元R9设置在运算放大器OP1的输出端子V1out与运算放大器OP3的反相输入端子之间。电阻单元R9具有电阻值各不相同的多个电阻器R91～R9n。在此，“n”是表示电阻器R9的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6等相同的数量。
开关电路SW90选择电阻模式。开关电路SW90与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW90设置在上述电阻单元R9与运算放大器OP1的输出端子V1out之间。开关电路SW90具有多个开关SW91～SW9n。多个开关SW91～SW9n设置为与电阻器R91～R9n相同的个数，各开关SW91～SW9n分别使各电阻器R91～R9n接通或切断。例如，开关SW91使电阻器R91接通或切断，开关SW92使电阻器R92接通或切断，开关SW9n使电阻器R9n接通或切断。
电阻单元R10设置在运算放大器OP2的输出端子V2out与运算放大器OP3的同相输入端子之间。电阻单元R10具有电阻值各不相同的多个电阻器R101～R10n。在此，“n”是表示电阻器R10的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6等相同的数量。
开关电路SW100选择电阻模式。开关电路SW100与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW100设置在上述电阻单元R10与运算放大器OP2的输出端子V2out之间。开关电路SW100具有多个开关SW101～SW10n。多个开关SW101～SW10n设置为与电阻器R101～R10n相同的个数，各开关SW101～SW10n分别使各电阻器R101～R10n接通或切断。例如，开关SW101使电阻器R101接通或切断，开关SW102使电阻器R102接通或切断，开关SW10n使电阻器R10n接通或切断。
电阻单元R11设置在运算放大器OP3的输出端子V3out与运算放大器OP3的反相输入端子之间。电阻单元R11具有电阻值各不相同的多个电阻器R111～R11n。在此，“n”是表示电阻器R11的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6等相同的数量。
开关电路SW110选择电阻模式。开关电路SW110与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW110设置在上述电阻单元R11与运算放大器OP3的反相输入端子之间。开关电路SW110具有多个开关SW111～SW11n。多个开关SW111～SW11n设置为与电阻器R111～R11n相同的个数，各开关SW111～SW11n分别使各电阻器R111～R11n接通或切断。例如，开关SW111使电阻器R111接通或切断，开关SW112使电阻器R112接通或切断，开关SW11n使电阻器R11n接通或切断。
电阻单元R12设置在运算放大器OP3的同相输入端子与地之间。电阻单元R12具有电阻值各不相同的多个电阻器R121～R12n。在此，“n”是表示电阻器R12的最大个数的值，被确定为与上述电阻器R6等相同的数量。
开关电路SW120选择电阻模式。开关电路SW120与MCU22连接，基于从该MCU22输出的控制信号而闭合或断开。开关电路SW120设置在电阻单元R12与运算放大器OP3的同相输入端子之间。开关电路SW120具有多个开关SW121～SW12n。多个开关SW121～SW12n设置为与电阻器R121～R12n相同的个数，各开关SW121～SW12n分别使各电阻器R121～R12n接通或切断。例如，开关SW121使电阻器R121接通或切断，开关SW122使电阻器R122接通或切断，开关SW12n使电阻器R12n接通或切断。
如上述那样构成的差动放大电路21将从电容器C1供给的第1电压与从电容器C2供给的第2电压的差电压以由电阻器R调整后的放大率放大并输出到MCU22。
MCU22推断各电池单元BC的劣化。MCU22搭载微处理器，构成为包含ROM、RAM等存储器、I/O关联等外围功能。例如，MCU22推断与基于从差分放大器电路21输出的差电压求得的电池单元BC的内部电阻值对应的电池单元BC的劣化。MCU22具备A/D转换器22a、比较部22b、第1开关控制部22c、第2开关控制部22d以及计算部22e，这些功能搭载于1个IC(IntegratedCircuit：集成电路)。
A/D转换器22a将模拟信号转换成数字信号。A/D转换器22a例如将从差动放大电路21输出的差电压(模拟信号)转换为数字信号。A/D转换器22a与比较部22b以及计算部22e连接，将转换为数字信号的差电压向比较部22b以及计算部22e输出。
比较部22b对电压进行比较。比较部22b例如对从A/D转换器22a输出的差电压与表示能够由MCU22检测的最大的电压的最大电压进行比较。此处如上所述，该最大电压是MCU22能够检测的最大的电压。即，MCU22不能检测超过该最大电压的电压。最大电压在本实施方式中例如为5V，但该电压值(5V)根据装置的规格而适当设定。比较部22b与第1开关控制部22c连接，将对从A/D转换器22a输出的差电压和MCU22能够检测的最大电压进行比较的比较结果输出到第1开关控制部22c。
第1开关控制部22c基于从比较部22b输出的比较结果来控制电阻切换用的开关电路SW60～SW120。第1开关控制部22c通过控制电阻切换用的开关电路SW60～SW120，从而切换电阻单元R6～R12的各个电阻器R的连接，设定运算放大器OP1～OP3的放大率。第1开关控制部22c例如在从比较部22b输出的比较结果中，在从A/D转换器22a输出的差电压达到MCU22的最大电压的情况下，切换电阻单元R6～R12的各个电阻器R的连接而降低运算放大器OP1～OP3的放大率。
另外，第1开关控制部22c在电池组B的初始状态、即电池组B未使用(新品)的状态下，以运算放大器OP1～OP3的放大率最高的方式切换电阻单元R6～R12的各个电阻器R的连接。例如在电池组B的初始状态下，第1开关控制部22c通过使开关SW61、SW71、SW81、SW91、SW101、SW111、SW121闭合，连接放大率最大的电阻器R61、R71、R81、R91、R101、R111、R121。并且，在伴随着电池组B被使用而从比较部22b输出的比较结果中，在从A/D转换器22a输出的差电压达到MCU22的最大电压的情况下，第1开关控制部22c切换电阻单元R6～R12的各个电阻器R的连接而降低运算放大器OP1～OP3的放大率。第1开关控制部22c例如通过闭合开关SW61、SW72、SW82、SW92、SW102、SW112、SW122，而连接电阻器R62、R72、R82、R92、R102、R112、R122，降低运算放大器OP1～OP3的放大率。
第2开关控制部22d控制电池切换用的开关电路SW10～SW50。第2开关控制部22d通过控制电池切换用的开关电路SW10～SW50，从多个电池单元BC中选择1个电池单元BC，将选择出的电池单元BC的分别不同的电压的电荷蓄积于电容器C1、C2。第2开关控制部22d例如在以第1电流对电池单元BC1进行放电时，通过使开关SW11、SW21、SW31、SW41闭合，从而将电池单元BC1的第1电压的电荷蓄积于电容器C1。另外，第2开关控制部22d在以与第1电流不同的第2电流对电池单元BC1进行放电时，通过使开关SW11、SW21、SW32、SW42闭合，从而将电池单元BC1的第2电压的电荷蓄积于电容器C2。
另外，在从电池单元BC1切换为电池单元BC2的情况下，第2开关控制部22d通过将开关SW12、SW22、SW31、SW41闭合，由此将电池单元BC2的第1电压的电荷蓄积于电容器C1，通过将开关SW12、SW22、SW32、SW42闭合，由此将电池单元BC2的第2电压的电荷蓄积于电容器C2。
然后，第2开关控制部22d通过使开关电路SW50的开关SW51、SW52闭合，而将蓄积在电容器C1、C2中的电压输出到差动放大电路21。另一方面，第2开关控制部22d通过断开开关SW51、SW52，而不向差动放大电路21输出蓄积于电容器C1、C2的电力。即，第2开关控制部22d通过断开开关SW51、SW52，而切断电容器C1、C2与差动放大电路21的电连接。
计算部22e基于差电压来推定电池单元BC的劣化。计算部22e例如基于从A/D转换器22a输出的差电压和从电流检测部(省略图示)输出的电流(第1电流及第2电流)来计算电池单元BC的内部电阻值。在此，内部电阻值能够通过公知的计算方法来计算。例如，将第1电流设为“I1”，将与第1电流不同的第2电流设为“I2”，将流过第1电流时的电容器C1的电压设为“V1”，将流过第2电流时的电容器C2的电压设为“V2”，将运算放大器OP1～OP3的放大率设为“G”，将内部电阻值设为“R”时，通过以下的式(1)求出。
R＝|(G×(V2-V1))/(G×(I2-I1))|……(1)
计算部22e根据基于上述式(1)求出的内部电阻值来推定电池单元BC的劣化。例如若所求出的内部电阻值相对较大(例如与使用开始的初始值相比增加)，则计算部22e推断为电池单元BC的劣化加剧，若所求出的内部电阻值相对小(例如若与使用开始的初始值相比没有较大的变化)，则该计算部推断为电池单元BC的劣化未加剧。而且，如果内部电阻值超过预定的基准值，则计算部22e判定为由于电池单元BC的劣化而该电池单元BC处于更换时期。
接着，对电池状态检测装置1的工作例进行说明。图3是表示实施方式涉及的电池状态检测装置1的工作例的流程图。如图3所示，电池状态检测装置1在电池组B的初始状态下，选择要推定劣化的对象的电池单元BC(步骤S1)。例如，MCU22的第2开关控制部22d在以第1电流使电池单元BC1进行放电时，使开关SW11、SW21闭合。接着，第2开关控制部22d使电容器C1、C2蓄积电荷(步骤S2)。第2开关控制部22d例如通过使开关SW31、SW41闭合，从而将电池单元BC1的第1电压蓄积于电容器C1。然后，第2开关控制部22d在使电容器C1蓄积电荷后，将开关SW31、SW41断开。然后，第2开关控制部22d在以第2电流使电池单元BC1进行放电时，通过使开关SW32、SW42闭合，从而将电池单元BC1的第2电压蓄积于电容器C2。
接着，MCU22以最大的放大率(第1放大率)检测差电压(步骤S3)。例如，第1开关控制部22c在电池组B的初始状态下，闭合开关SW61、SW71、SW81、SW91、SW101、SW111、SW121，从而连接放大率最大的电阻器R61、R71、R81、R91、R101、R111、R121。接着，差动放大电路21将从电容器C1供给的第1电压与从电容器C2供给的第2电压的差电压以设定的放大率放大并输出至MCU22。
接着，MCU22判定从差动放大电路21输出的差电压是否达到MCU22的最大电压(步骤S4)。在从A/D转换器22a输出的差电压未达到MCU22的最大电压的情况下(步骤S4；是)，计算部22e基于该差电压来计算电池单元BC的内部电阻值。然后，计算部22e根据求出的内部电阻值来推定电池单元BC的劣化(步骤S5)。
另一方面，在从A/D转换器22a输出的差电压达到MCU22的最大电压的情况下(步骤S4；否)，MCU22以比第1放大率小的第2放大率检测差电压(步骤S6)。例如，第1开关控制部22c通过闭合开关SW62、SW72、SW82、SW92、SW102、SW112、SW122，从而连接电阻器R62、R72、R82、R92、R102、R112、R122，降低运算放大器OP1～OP3的放大率。然后，计算部22e基于以已降低的放大率放大后的差电压来求出电池单元BC的内部电阻值，并基于求出的内部电阻值来推定电池单元BC的劣化(步骤S5)。
如上所述，实施方式涉及的电压检测电路20具备差动放大电路21和MCU22。差动放大电路21构成为包含输入端子V1in、输入端子V2in、放大率调整电路21a、运算放大器OP1～OP3以及输出端子V3out。输入端子V1in输入从电池单元BC供给的第1电压。输入端子V2in输入从电池单元BC供给的第2电压，该第2电压是与第1电压不同的电压。放大率调整电路21a是能够调整电压的放大率的电路。运算放大器OP1～OP3将从输入端子V1in输入的第1电压与从输入端子V2in输入的第2电压的差电压以由放大率调整电路21a调整后的放大率放大。输出端子V3out输出由运算放大器OP1～OP3放大后的差电压。MCU22检测从差动放大电路21的运算放大器OP1～OP3输出的差电压，基于检测出的差电压计算电池单元BC的内部电阻值，并且控制放大率调整电路21a。此时，MCU22基于表示能够由该MCU22检测的最大的电压的最大电压和从差动放大电路21的输出端子V3out输出的差电压来控制放大率调整电路21a，设定运算放大器OP1～OP3的放大率。
根据该结构，电压检测电路20通过调整运算放大器OP1～OP3的放大率，从而即使由于电池单元BC的劣化而使内部电阻值发生变化，也能够在从差动放大电路21输出的差电压不超过MCU22能够检测的最大电压的范围内使上述差电压接近MCU22的最大电压。由此，电压检测电路20能够基于差电压高精度地检测电池的内部电阻值，能够适当地推定与检测出的内部电阻值对应的电池的劣化状态(SOH：States Of Health)。
在上述电压检测电路20中，在从差动放大电路21的输出端子V3out输出的差电压达到MCU22的最大电压的情况下，MCU22控制放大率调整电路21a，降低运算放大器OP1～OP3的放大率。根据该结构，即使由于电池单元BC的劣化而内部电阻值发生变化，电压检测电路20也能够在从差动放大电路21输出的差电压不超过MCU22能够检测的最大电压的范围内使上述差电压接近MCU22的最大电压。
在上述电压检测电路20中，放大率调整电路21a具有多个电阻器R和切换多个电阻器R的连接的开关电路SW60～SW120，通过利用开关电路SW60～SW120切换多个电阻器R的连接来调整运算放大器OP1～OP3的放大率。根据该结构，电压检测电路20能够基于多个电阻器R的电阻值来调整运算放大器OP1～OP3的放大率。
[变形例]
接着，对实施方式的变形例进行说明。另外，在变形例中，对与实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。图4是表示实施方式的变形例涉及的电池状态检测装置1A的结构例的电路图。变形例涉及的电池状态检测装置1A与实施方式涉及的电池状态检测装置1不同点在于：根据使用了电池单元BC的使用期间来设定运算放大器OP1～OP3的放大率。如图4所示，变形例涉及的电池状态检测装置1A具备电池切换电路10和电压检测电路20A。该电压检测电路20A构成为包含差动放大电路21和MCU22A。
MCU22A具有：记载了上述的多个放大率的模式与电池单元BC的使用期间的关系的表格；测量电池单元BC的使用期间的计时器22f；基于计时器22f的输出值决定放大率的决定部22g；A/D转换器22a；第1开关控制部22c；第2开关控制部22d以及计算部22e，这些功能搭载于1个IC。
在上述表中记载了例如在使用期间经过了1年的情况下设定第1放大率，在使用期间经过了2年的情况下设定比第1放大率小的第2放大率，在使用期间经过了n年的情况下设定比第n-1放大率小的第n放大率。这些放大率设定在即使由于电池单元BC的劣化而内部电阻值发生变化，从差动放大电路21输出的差电压也不会超过能够由MCU22A检测的最大电压的范围。此外，在上述表中，使用期间与放大率的对应关系是一个例子，也可以通过其他方法建立对应。
决定部22g基于计时器22f计测到的使用期间和在表中登记的多个放大率来决定运算放大器OP1～OP3的放大率。决定部22g例如在由计时器22f计测到的使用期间超过了1年的情况下决定第1放大率，在由计时器22f计测到的使用期间超过了2年的情况下决定第2放大率，在由计时器22f计测到的使用期间超过了n年的情况下决定第n放大率。然后，决定部22g将已决定的放大率输出到第1开关控制部22c。第1开关控制部22c根据从决定部22g输出的放大率，控制放大率调整电路21a的开关电路SW60～SW120，设定运算放大器OP1～OP3的放大率。
这样，MCU22A也可以根据使用了电池单元BC的使用期间来控制放大率调整电路21a，设定运算放大器OP1～OP3的放大率。根据该结构，即使由于电池单元BC的劣化而内部电阻值发生变化，MCU22A也能够在从差动放大电路21输出的差电压不超过MCU22A能够检测的最大电压的范围内使上述差电压接近MCU22A的最大电压。由此，MCU22A能够基于差电压高精度地检测电池的内部电阻值，能够适当地推定与检测出的内部电阻值对应的电池的劣化。
在上述说明中，对电池组B为锂离子电池的例子进行了说明，但并不限定于此，也可以是其他电池。
对电池状态检测装置1、1A推定搭载于车辆的电池组B的各电池单元BC1～BC4的劣化的例子进行了说明，但并不限定于此，也可以推定搭载于车辆以外的物体的电池组B的劣化。
对差动放大电路21以所谓的运算放大器构成仪表放大器(Instrumentationamplifier)的例子进行了说明，但也可以是其他的放大电路。
对放大率调整电路21a具有多个电阻器R和切换多个电阻器R的连接的开关电路SW60～SW120的例子进行了说明，但并不限定于此，也可以是其他结构。
对MCU22A根据使用了电池单元BC的使用期间来设定运算放大器OP1～OP3的放大率的例子进行了说明，但并不限定于此，例如，也可以根据电池单元BC的内部电阻值来设定运算放大器OP1～OP3的放大率。
对MCU22具备A/D转换器22a、比较部22b、第1开关控制部22c、第2开关控制部22d以及计算部22e，且这些功能搭载于1个IC的例子进行了说明，但并不限定于此，上述功能也可以分散搭载于多个IC。
对MCU22A具备表格、计时器22f、决定部22g、A/D转换器22a、第1开关控制部22c、第2开关控制部22d以及计算部22e，且这些功能搭载于1个IC的例子进行了说明，但并不限定于此，上述功能也可以分散搭载于多个IC。

Claims (4)

1.一种电压检测装置，其特征在于，具备：
差动放大电路，所述差动放大电路具有：第1输入端子，所述第1输入端子输入从电池供给的电力的第1电压；第2输入端子，所述第2输入端子输入从所述电池供给的电力的第2电压，所述第2电压是与所述第1电压不同的电压；放大率调整电路，所述放大率调整电路能够调整电压的放大率；放大电路，所述放大电路以被所述放大率调整电路调整后的放大率对从所述第1输入端子输入的所述第1电压与从所述第2输入端子输入的所述第2电压的差电压进行放大；及输出端子，所述输出端子输出被所述放大电路放大后的差电压；以及
控制电路，所述控制电路检测从所述差动放大电路输出的差电压，并基于该差电压来计算所述电池的内部电阻值，且控制所述放大率调整电路，
所述控制电路基于最大电压和从所述输出端子输出的差电压来控制所述放大率调整电路并设定所述放大电路的放大率，所述最大电压表示利用该控制电路能够检测的最大的电压。
2.如权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，在从所述输出端子输出的差电压达到所述最大电压的情况下，所述控制电路控制所述放大率调整电路并降低所述放大电路的放大率。
3.如权利要求1或2所述的电压检测装置，其特征在于，所述放大率调整电路具有多个电阻器和对所述多个电阻器的连接进行切换的开关电路，通过利用所述开关电路来切换所述多个电阻器的连接，从而调整所述放大电路的放大率。
4.一种电压检测装置，其特征在于，具备：
差动放大电路，所述差动放大电路具有：第1输入端子，所述第1输入端子输入从电池供给的电力的第1电压；第2输入端子，所述第2输入端子输入从所述电池供给的电力的第2电压，所述第2电压是与所述第1电压不同的电压；放大率调整电路，所述放大率调整电路能够调整电压的放大率；放大电路，所述放大电路以被所述放大率调整电路调整后的放大率对从所述第1输入端子输入的所述第1电压与从所述第2输入端子输入的所述第2电压的差电压进行放大；及输出端子，所述输出端子输出被所述放大电路放大后的差电压；以及
控制电路，所述控制电路检测从所述差动放大电路输出的差电压，并基于该差电压来计算所述电池的内部电阻值，且控制所述放大率调整电路，
所述控制电路根据使用所述电池的使用期间来控制所述放大率调整电路，并设定所述放大电路的放大率。
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