CN115315632A - 管理装置以及电源系统 - Google Patents
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Abstract
在管理装置(20)中,电压测定电路(30)测定串联连接的多个单体(E1‑E12)各自的电压。多个电压测定线(L1、L2、L3、···)将所述多个单体(E1‑E12)的各节点与电压测定电路(30)的各电压测定端子之间连接。下侧基准电位线(接地线Lg)将多个单体(E1‑E12)的最下位单体(E1)的下侧的节点与电压测定电路(30)的下侧的基准端子之间连接。分压电阻(Rv1、Rv2)连接在规定的固定电位与最下位的电压测定线(L1)之间。控制电路(40)监视分压电阻(Rv1、Rv2)的分压点电位与电压测定电路(30)的下侧基准电位之间的电压,来诊断最下位的电压测定线(L1)或下侧基准电位线(接地线Lg)有无断线。
Description
技术领域
本公开涉及一种对串联连接的多个单体的状态进行管理的管理装置以及电源系统。
背景技术
近年来,混合动力车(HV)、插电式混合动力车(PHV)、电动汽车(EV)正在普及。在这些电动车辆中,作为关键设备而搭载有二次电池。作为车载用二次电池,主要普及有镍氢电池和锂离子电池。今后,预计能量密度高的锂离子电池将加速普及。
通常,关于车载用二次电池,从确保安全性的观点出发,始终监视着电池的电压、温度、电流。特别是锂离子电池由于常用区域与禁止使用区域接近而需要进行严格的电压管理,以单体为单位来测定电压。所测定出的单体电压用于SOC(State Of Charge:荷电状态)管理、均等化控制等。
单体的电压测定电路(例如,由ASIC(Application Specific IntegratedCircuit:专用集成电路)构成)通过电压测定线而与构成电池模块的串联连接的多个单体的各节点连接。电压测定电路通过分别测定相邻的2根电压测定线间的电压来测定各单体的电压。
在电池模块和电压测定电路的接地共用的结构中,为了高精度地测定最下位单体的电压,需要与接地线分开地对最下位单体的下侧的节点也连接电压测定线(以下,称为最下位的电压测定线)(例如,参照专利文献1)。由此,能够从最下位单体的测定电压消除在接地线中流动的电流所引起的电压降的影响。
在以切换多个测定通道的方式共享一个A/D转换器来测定各单体的电压的一般电压测定电路中,切换电路以接地电位为基准来构成,借由FET的寄生二极管等而形成电流从最下位的电压测定线流向接地线的路径。即使在电流从最下位的电压测定线流向了接地线的情况下,最下位的电压测定线的电位也不会比接地线的电位高一定电压(例如二极管的正向电压Vf)以上,即使流通大电流,也被钳位在比接地线的电位高一定电压的电位。
为了确保正常地进行单体的电压测定,需要一种探测电压测定线的断线的结构。例如,存在以下方法:使电流流向电压测定线并检测测定电压的变化,由此探测电压测定线的断线。在电压测定线发生了断线的情况下,流过电流时的测定电压大幅地下降。作为使电流流向电压测定线的方法,存在使用与单体并联连接的均等化用的放电电路的方法、使用规定的电流源的方法。
在从最下位的电压测定线向接地线形成了电流路径的情况下,即使在最下位的电压测定线发生了断线的情况下,最下位单体的测定电压也不会大幅地下降。只下降最下位的电压测定线与接地线之间的二极管的正向电压Vf(通常为~0.7V)。在车辆行驶中,单体电压有时在4.2V~3V左右的范围内变动。在该情况下,难以判别最下位单体的测定电压的下降是由断线引起的,还是由车辆行驶中的电压变动引起的。
另外,一般在电压测定电路的各电压测定端子与接地之间分别反向地插入保护二极管。另外,在电压测定电路的各电压测定端子上连接用于构成滤波器的滤波电阻、用于进行均等化放电的放电电阻。
在接地线断线时,电压测定电路本身的消耗电流通过保护二极管而流入电压测定端子,电流通过滤波电阻、放电电阻而流入单体。由此,最下位单体的测定电压下降与流向滤波电阻、放电电阻的电流所引起的电压降相当的量。在该情况下,也难以判别最下位单体的测定电压的下降是由断线引起的,还是由车辆行驶中的电压变动引起的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2017/208740号
发明内容
发明要解决的问题
本公开是鉴于这样的状况而完成的,其目的在于提供一种能够高精度地探测电压测定电路的最下位的电压测定线或接地线的断线的技术。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本公开的某个方式的管理装置具备:电压测定电路,其测定串联连接的多个单体各自的电压;多个电压测定线,所述多个电压测定线将所述多个单体的各节点与所述电压测定电路的各电压测定端子之间连接;下侧基准电位线,其将所述多个单体的最下位单体的下侧的节点与所述电压测定电路的下侧的基准端子之间连接;分压电阻,其连接在规定的固定电位与最下位的电压测定线之间;以及控制电路,其监视所述分压电阻的分压点电位与所述电压测定电路的下侧基准电位之间的电压,来诊断所述最下位的电压测定线或所述下侧基准电位线有无断线。
发明的效果
根据本公开,能够高精度地探测电压测定电路的最下位的电压测定线或接地线的断线。
附图说明
图1是示出比较例所涉及的电源系统的结构的图。
图2是示出在图1的电源系统中在最下位的电压测定线发生了断线时的诊断模式下流动的电流的图。
图3是示出在图1的电源系统中在接地线发生了断线时流动的电流的图。
图4是示出实施方式所涉及的电源系统的结构的图。
图5是示出在图4的电源系统中在最下位的电压测定线发生了断线时流动的电流的图。
图6是示出在图4的电源系统中在接地线发生了断线时流动的电流的图。
具体实施方式
(比较例)
图1是示出比较例所涉及的电源系统1的结构的图。电源系统1作为电动车辆的驱动用电池而被搭载于电动车辆来使用。电源系统1具备蓄电模块10和管理装置20。蓄电模块10包括串联连接的多个单体E1-E12。单体能够使用锂离子电池单体、镍氢电池单体、铅电池单体、双电层电容器单体、锂离子电容器单体等。下面,在本说明书中假定使用锂离子电池单体(公称电压:3.6V-3.7V)的例子。在图1中,由于串联连接有12个单体E1-E12,因此构建了48V的电源系统1。此外,单体的串联数量不限于12个。
管理装置20包括电压测定电路30和控制电路40。在本说明书中,电压测定电路30由ASIC构成,该ASIC是专用的定制IC。电压测定电路30通过分别测定相邻的2根电压测定线间的电压来测定各单体E1-E12的电压。下面,具体地进行说明。
电压测定电路30具有多个电压测定端子。串联连接的多个单体E1-E12的各节点与电压测定电路30的各电压测定端子之间分别通过电压测定线来连接。在图1中,为了简化附图,仅描绘了与第一单体E1的负侧的节点连接的第一电压测定线L1、同第一单体E1与第二单体E2之间的节点连接的第二电压测定线L2以及与第二单体E2的正侧的节点连接的第三电压测定线L3。
在多个电压测定线L1-L3中分别插入有滤波电阻Rf1-Rf3。在相邻的2根电压测定线之间分别连接有电容Cf1-Cf2。滤波电阻Rf1-Rf3和电容Cf1-Cf2构成低通滤波器,用于抑制混叠。
电压测定电路30具有多个放电端子。串联连接的多个单体E1-E12的各节点与电压测定电路30的各放电端子之间分别通过放电线来连接。在图1中,为了简化附图,仅描绘了与第一单体E1的负侧的节点连接的第一放电线Ld1、同第一单体E1与第二单体E2之间的节点连接的第二放电线Ld2以及与第二单体E2的正侧的节点连接的第三放电线Ld3。
在多个放电线Ld1-Ld3中分别插入有放电电阻Rd1-Rd3。第一单体E1的两端经由第二放电电阻Rd2、第一放电开关Sd1以及第一放电电阻Rd1连接。第二放电电阻Rd2、第一放电开关Sd1以及第一放电电阻Rd1构成与第一单体E1并联连接的放电电路。第二单体E2的两端经由第三放电电阻Rd3、第二放电开关Sd2以及第二放电电阻Rd2连接。第三放电电阻Rd3、第二放电开关Sd2以及第二放电电阻Rd2构成与第二单体E2并联连接的放电电路。在相邻的2根放电线之间分别连接有电容Cd1-Cd2。
第一放电开关Sd1和第二放电开关Sd2能够使用MOSFET(Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor:金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关。在图1所示的例子中,第一放电开关Sd1和第二放电开关Sd2设置在ASIC内。
电压测定电路30具有电源端子和接地端子。电源端子经由电源线与蓄电模块10的正极端子连接,接地端子经由接地线Lg与蓄电模块10的负极端子连接。
电压测定电路30包括电源开关Ss1、LDO(Low Drop Out:低压差线性稳压器)31以及测定部32。LDO 31的正侧基准电位端子经由电源开关Ss1与电压测定电路30的电源端子连接。LDO 31的负侧基准电位端子与电压测定电路30的接地端子连接。LDO 31是线性稳压器的一种,使蓄电模块10的电压(在本说明书中为48V)降压来生成电压测定电路30的动作电压(在本说明书中为5V)。LDO 31将所生成的电压供给到测定部32。
此外,也可以取代LDO 31而使用其它种类的直流-直流转换器。另外,生成电压测定电路30的动作电压的LDO 31等直流-直流转换器也可以设置在ASIC的外部。
测定部32的正侧基准电位端子与LDO 31的输出端子连接。测定部32的负侧基准电位端子与电压测定电路30的接地端子连接。蓄电模块10的负极电位、LDO 31的负侧基准电位以及测定部32的负侧基准电位通过作为下侧基准电位线的接地线Lg而被固定为共通电位。
测定部32包括多路转接器和A/D转换器。多路转接器将被输入到多个单体E1-E12的各测定通道的电压以规定的顺序输出到A/D转换器。A/D转换器以规定的定时对从多路转接器输入的模拟电压进行采样,并将采样得到的模拟电压转换为数字值。被转换为数字值的多个单体E1-E12的电压值被发送到控制电路40。由于电压测定电路30相对于控制电路40为高压,因此电压测定电路30与控制电路40之间以绝缘的状态通过通信线进行连接。
正向二极管Df是以最下位的电压测定线L1侧为阳极、接地线Lg侧为阴极的朝向形成在最下位的电压测定线L1与接地线Lg之间的二极管。例如,正向二极管Df由构成多路转接器的一部分的FET的寄生二极管构成。
此外,在测定部32内,在不设置多路转接器而按每个测定通道设置有A/D转换器的设计的情况下,在最下位的电压测定线L1与接地线Lg之间不形成寄生二极管。在该情况下,在最下位的电压测定线L1与接地线Lg之间连接二极管元件来作为正向二极管Df。
在电压测定电路30内,在多个电压测定线的各个电压测定线与接地线Lg之间分别连接有以电压测定线侧为阴极、接地线Lg侧为阳极的朝向的第一保护二极管D1。另外,在电压测定电路30内,在多个放电线的各个放电线与接地线Lg之间分别连接有以放电线侧为阴极、接地线Lg侧为阳极的朝向的第二保护二极管D2。在图1中,为了简化附图,仅描绘了第一电压测定线L1与接地线Lg之间的第一保护二极管D1以及第一放电线Ld1与接地线Lg之间的第二保护二极管D2。
在本说明书中,控制电路40由微型计算机和非易失性存储器(例如EEPROM、闪存)构成。控制电路40能够基于从电压测定电路30接收到的多个单体E1-E12的电压值来执行多个单体E1-E12间的均等化处理。在一般的单体被动平衡方式中,使多个单体E1-E12中的、除容量最少的单体以外的其它单体放电至容量最少的单体的容量(以下,称为目标值)。此外,目标值也可以由实际容量、SOC(State Of Charge:荷电状态)或电压来规定。此外,目标值也可以由可放电量或可充电量来规定。
控制电路40将多个单体E1-E12中的、容量最少的单体的测定值设定为目标值,分别计算该目标值与其它多个单体的测定值之差。控制电路40基于计算出的各个差来分别计算该其它多个单体的放电量。控制电路40基于计算出的各个放电量来分别计算该其它多个单体的放电时间。控制电路40生成包含多个单体的放电时间的均等化处理的控制信号,并发送到电压测定电路30。电压测定电路30基于从控制电路40接收到的控制信号,将多个放电开关控制为接通状态并保持各自被指定的时间。
控制电路40具有诊断多个电压测定线与接地线Lg有无断线的诊断模式。在本说明书中,断线不限定于布线的物理切断,也包括电切断。例如,断线也包括构成电压测定线的线束与连接器之间的连接不良。在诊断模式下,将多个放电开关依次切换地接通。
当发生了断线的电压测定线与其下一位的电压测定线之间通过放电开关的接通而导通时,与该2根电压测定线连接的单体的测定电压大致下降到0V。例如,在第三电压测定线L3发生了断线的情况下,当接通第二放电开关Sd2时,第三电压测定线L3的电位拉至第二电压测定线L2的电位,第二测定通道的测定电压V2大致下降到0V。在没有发生断线的情况下,第二测定通道的测定电压V2成为直接测定第二单体E2的电压而得到的电压。
图2是示出在图1的电源系统1中在最下位的电压测定线L1发生了断线时的诊断模式下流动的电流的图。在最下位的电压测定线L1发生了断线的状态下,当接通第一放电开关Sd1时,电流从第一单体E1的正极端子经由第二放电电阻Rd2、第一放电开关Sd1、第一放电电阻Rd1、第一滤波电阻Rf1、正向二极管Df流向接地线Lg。在该情况下,第一测定通道的测定电压V1成为从第一单体E1的电压减去正向二极管Df的正向电压Vf而得到的电压。在最下位的电压测定线L1没有发生断线的情况下,第一测定通道的测定电压V1成为直接测定第一单体E1的电压而得到的电压。
在正向二极管Df的正向电压Vf例如约为0.7V的情况下,最下位的电压测定线L1发生了断线的情况下与没有发生断线的情况下的电压之差约为0.7V。在该情况下,难以判别最下位单体E1的测定电压V1的下降是由最下位的电压测定线L1的断线引起的,还是由负载变动引起的。在电动车辆的情况下,负载变动大,在行驶中单体电压有时在4.2V~3V左右的范围内变动。
图3是示出在图1的电源系统1中在接地线Lg发生了断线时流动的电流的图。如果接地线Lg断线,则测定部32的消耗电流通过第一保护二极管D1和第一滤波电阻Rf1的路径以及第二保护二极管D2和第一放电电阻Rd1的路径这2个路径而流向第一单体E1的负极端子。
例如,考虑第一滤波电阻Rf1的值为1kΩ、第一放电电阻Rd1的值为100Ω、测定部32的消耗电流为10mA的情况。在该情况下,约0.9mA的电流流向第一滤波电阻Rf1,约9.1mA的电流流向第一放电电阻Rd1。下面,将第一滤波电阻Rf1和第一放电电阻Rd1统称为端子电阻。由于电流流向端子电阻,因此产生约0.9V的电压降。由此,最下位的电压测定线L1的电位上升约0.9V。此外,最下位的电压测定线L1的电位上升的幅度根据测定部32的消耗电流以及端子电阻的值而不同。
这样,在接地线Lg发生了断线的情况下,第一测定通道的测定电压V1成为从第一单体E1的电压减去由端子电阻引起的电压降的量(在上述例子中约为0.9V)而得到的电压。在接地线Lg没有发生断线的情况下,第一测定通道的测定电压V1成为直接测定第一单体E1的电压而得到的电压。这样,在接地线Lg发生了断线的情况下,也难以判别最下位单体E1的测定电压V1的下降是由接地线Lg的断线引起的,还是由负载变动引起的。
(实施方式)
图4是示出实施方式所涉及的电源系统1的结构的图。下面,说明与图1示出的比较例所涉及的电源系统1的结构的不同点。在LDO 31的输出电位与最下位的电压测定线L1之间连接有将第一分压电阻Rv1和第二分压电阻Rv2串联连接而得到的分压电阻。分压电阻的下侧与最下位的电压测定线L1的比第一滤波电阻Rf1更靠近最下位单体E1侧的节点N1连接。分压电阻的分压点与电压测定电路30的模拟的通用输入输出端子GPIO(General-Purpose Input/Output)连接。测定部32始终测定分压电阻的分压点电位与电压测定电路30的下侧基准电位(接地电位)之间的电压来作为监视电压Vm。
控制电路40通过监视所测定出的监视电压Vm,能够诊断最下位的电压测定线L1或接地线Lg有无断线。当测定出的监视电压Vm比正常时的监视电压Vm高第一设定值以上时,控制电路40诊断为最下位的电压测定线L1发生了断线。当测定出的监视电压Vm比正常时的监视电压Vm低第二设定值以上时,控制电路40诊断为接地线Lg发生了断线。
下面,考虑第一分压电阻Rv1和第二分压电阻Rv2使用同为100kΩ的电阻的例子。另外,LDO 31的输出电位设为5V。在最下位的电压测定线L1和接地线Lg没有发生断线的状态下,最下位的电压测定线L1和接地线Lg成为相同电位。即使负载变动,由LDO 31生成的电压也稳定,因此监视电压Vm如下述(式1)所示那样始终维持大致2.5V。
Vm=VDD×Rv2/(Rv1+Rv2)=5V×100kΩ×200kΩ=2.5V···(式1)
图5是示出在图4的电源系统1中在最下位的电压测定线L1发生了断线时流动的电流的图。在最下位的电压测定线L1发生了断线的状态下,电流从LDO 31的输出端子经由第一分压电阻Rv1、第二分压电阻Rv2、第一滤波电阻Rf1、正向二极管Df流向接地线Lg。在最下位的电压测定线L1发生了断线的状态下,最下位的电压测定线L1的电位与电压测定电路30的下侧基准电位(接地电位)相比上升与正向二极管Df的正向电压Vf相当的量。
例如,考虑第一滤波电阻Rf1的值为1kΩ、正向二极管Df的正向电压Vf为0.7V的情况。在最下位的电压测定线L1发生了断线的状态下,监视电压Vm如下述(式2)所示那样为2.861V。即,最下位的电压测定线L1断线时的监视电压Vm与正常时的监视电压Vm相比上升约0.36V。
Vm=Vf+(VDD-Vf)×(Rv2+Rf1)/(Rv1+Rv2+Rf1)=0.7V+(4.3V×101kΩ/201kΩ)=2.861V···(式2)
上述第一设定值被设定为对约0.36V考虑了余量的值。当测定出的监视电压Vm与正常时的监视电压Vm相比高第一设定值以上时,控制电路40判定为最下位的电压测定线L1发生了断线。
图6是示出在图4的电源系统1中在接地线Lg发生了断线时流动的电流的图。如果接地线Lg断线,则与图3示出的比较例同样地,测定部32的消耗电流通过第一保护二极管D1和第一滤波电阻Rf1的路径以及第二保护二极管D2和第一放电电阻Rd1的路径这2个路径而流向第一单体E1的负极端子。
下面,考虑第一滤波电阻Rf1的值为1kΩ、第一放电电阻Rd1的值为100Ω、测定部32的消耗电流为10mA、第一保护二极管D1的正向电压Vf为0.7V、第二保护二极管D2的正向电压Vf为0.7V的情况。下面,将第一滤波电阻Rf1和第一放电电阻Rdl统称为端子电阻Rt,将由电流流向端子电阻Rt而引起的电压降标记为Vrt。
在接地线Lg发生了断线的状态下,监视电压Vm如下述(式3)所示那样为1.7V。即,在接地线Lg发生了断线的状态下,最下位的电压测定线L1的电位与电压测定电路30的下侧基准电位(接地电位)相比下降与保护二极管D1、D2的正向电压Vf及端子电阻Rt的电压降Vrt相当的量。在上述条件下,下降约1.6V。因而,接地线Lg断线时的监视电压Vm与正常时的监视电压Vm相比下降约0.8V。
Vm=(Vf+Vrt)+(VDD-(Vf+Vrt))×Rv2/(Rv1+Rv2)=(-0.7V-0.9V)+(5V-(-0.7V-0.9V))×100kΩ/200kΩ)=1.7V···(式3)
上述第二设定值被设定为对约0.8V考虑了余量的值。当测定出的监视电压Vm与正常时的监视电压Vm相比低第二设定值以上时,控制电路40判定为接地线Lg发生了断线。
如以上所说明的那样,根据本实施方式,能够高精度地探测电压测定电路30的最下位的电压测定线L1或接地线Lg的断线。最下位的电压测定线L1或接地线Lg断线时的监视电压Vm的变动比其它电压测定线断线时的电压变动小,但由于正常时的监视电压Vm稳定,因此误探测的可能性低。即,监视对LDO 31的输出电压进行电阻分压而得到的电压,并且即使由于电动车辆的行驶等而单体电压变动也几乎不会影响监视电压Vm,因此能够基于监视电压Vm的变动来简单且高精度地判定最下位的电压测定线L1或接地线Lg的断线。
另外,与一般的电压测定线的断线探测不同,不需要用于将单体的放电电路、电流源等接通/断开的开关的切换控制,能够始终进行最下位的电压测定线L1或接地线Lg的断线探测。在需要进行开关的切换控制的断线探测中产生无法测定单体电压的期间,但在实施方式所涉及的断线探测中基本上不产生无法测定单体电压的期间。
另外,能够利用设置在一般的ASIC中的GPIO端子,追加部件仅为第一分压电阻Rv1和第二分压电阻Rv2这2个就足够了。因而,能够通过追加简单的结构来构成最下位的电压测定线L1或接地线Lg的断线的诊断电路。能够根据是否能够测定出2.5V来判定该诊断电路是否正常地动作,因此不需要追加的故障检测电路就能够简单地探测该诊断电路有无故障。
另外,从LDO 31向分压电阻供给电流,由此在电压测定电路30没有进行动作的期间,电流不流向分压电阻,不会产生多余的消耗电流。另外,LDO 31使蓄电模块10的两端电压下降来生成动作电压,因此不会由于分压电阻的消耗电流而破坏构成蓄电模块10的多个单体E1-E12的容量平衡。另外,由于将分压电阻的下侧与第一滤波电阻Rf1的外侧连接,因此,在正常时,流向分压电阻的电流不会流入第一滤波电阻Rf1。因而,在正常时,不会由于流向分压电阻的电流而导致最下位单体E1的电压测定精度劣化。
另外,能够根据监视电压Vm的变动方向来确定是最下位的电压测定线L1发生了断线还是接地线Lg发生了断线。即,在监视电压Vm上升时,能够判定为最下位的电压测定线L1发生了断线,在监视电压Vm下降时,能够判定为接地线Lg发生了断线。
以上,基于实施方式说明了本公开。本领域技术人员能够理解的是,实施方式是例示,它们的各结构要素、各处理过程的组合能够存在各种变形例,另外,这些变形例也包含在本公开的范围内。
在上述实施方式中,说明了使用由LDO 31生成的电压来作为对分压电阻施加的电压的例子。关于这一点,也可以对分压电阻施加由其它电源电路生成的固定电压。例如,也可以施加由将12V的铅电池的电压降压至5V的直流-直流转换器生成的固定电压。此外,也能够不设置LDO 31,而使用由该直流-直流转换器生成的固定电压来作为电压测定电路30的动作电压。
此外,也能够设为在图4中省略了正向二极管Df的结构。在该结构中,在最下位的电压测定线L1发生了断线的情况下,监视电压Vm上升至5V。在该结构中,仅根据是否能够测定出2.5V难以判定诊断电路是否正常地动作,除此以外与上述实施方式的说明相同。
在上述的实施方式中说明了在电动车辆中使用电源系统1的例子。关于这一点,也能够在无人机等电动飞行体、电动船舶、固定型蓄电系统、笔记本型PC、智能手机等电子设备中使用电源系统1。
此外,实施方式可以通过以下项目来确定。
[项目1]
一种管理装置(20),其特征在于,具备:
电压测定电路(30),其测定串联连接的多个单体(E1-E12)各自的电压;
多个电压测定线(L1、L2、L3、···),所述多个电压测定线(L1、L2、L3、···)将所述多个单体(E1-E12)的各节点与所述电压测定电路(30)的各电压测定端子之间连接;
下侧基准电位线(Lg),其将所述多个单体(E1-E12)的最下位单体(E1)的下侧的节点与所述电压测定电路(30)的下侧的基准端子之间连接;
分压电阻(Rv1、Rv2),所述分压电阻(Rv1、Rv2)连接在规定的固定电位与最下位的电压测定线(L1)之间;以及
控制电路(40),其监视所述分压电阻(Rv1、Rv2)的分压点电位与所述电压测定电路(30)的下侧基准电位之间的电压,来诊断所述最下位的电压测定线(L1)或所述下侧基准电位线(Lg)有无断线。
由此,能够高精度地探测最下位的电压测定线(L1)或下侧基准电位线(Lg)的断线。
[项目2]
根据项目1所述的管理装置(20),其特征在于,
当所述分压电阻(Rv1、Rv2)的分压点电位与所述电压测定电路(30)的下侧基准电位之间的电压比正常时的电压高第一设定值以上时,所述控制电路(40)诊断为所述最下位的电压测定线(L1)发生了断线。
由此,能够高精度地探测最下位的电压测定线(L1)的断线。
[项目3]
根据项目1或2所述的管理装置(20),其特征在于,
当所述分压电阻(Rv1、Rv2)的分压点电位与所述电压测定电路(30)的下侧基准电位之间的电压比正常时的电压低第二设定值以上时,所述控制电路(40)诊断为所述下侧基准电位线(Lg)发生了断线。
由此,能够高精度地探测下侧基准电位线(Lg)的断线。
[项目4]
根据项目1至3中的任一项所述的管理装置(20),其特征在于,
还具备分别被插入到所述多个电压测定线(L1、L2、L3、···)中的多个滤波电阻(Rf1、Rf2、Rf3、···),
所述分压电阻(Rv1、Rv2)的下侧与所述最下位的电压测定线(L1)上的、比所述滤波电阻(Rf1)更靠近所述最下位单体(E1)侧的节点连接。
由此,能够防止对最下位单体(E1)的电压测定精度造成不良影响。
[项目5]
根据项目1至4中的任一项所述的管理装置(20),其特征在于,
还具备直流-直流转换器(31),所述直流-直流转换器(31)使所述多个单体(E1-E12)的两端电压下降来生成所述电压测定电路(30)的电源电压,
对所述分压电阻(Rv1、Rv2)的上侧施加所述直流-直流转换器(31)的输出电位。
由此,能够减少负载变动的影响,来测定稳定的分压电压。
[项目6]
根据项目1至5中的任一项所述的管理装置(20),其特征在于,
还具备正向二极管(Df),所述正向二极管(Df)以所述下侧基准电位线(Lg)侧为阴极的朝向连接或形成在所述最下位的电压测定线(L1)与所述下侧基准电位线(Lg)之间。
由此,能够探测分压电阻(Rv1、Rv2)有无故障。
[项目7]
根据项目1至6中的任一项所述的管理装置(20),其特征在于,
还具备多个保护二极管(D1),所述多个保护二极管(D1)以所述下侧基准电位线(Lg)侧为阳极的朝向分别连接在所述多个电压测定线(L1、L2、L3、···)与所述下侧基准电位线(Lg)之间。
由此,能够保护电压测定电路(30)免受过电压等的影响。
[项目8]
一种电源系统(1),其特征在于,具备:
串联连接的多个单体(E1-E12);以及
根据项目1至7中的任一项所述的管理装置(20),其对所述多个单体(E1-E12)进行管理。
由此,能够构建一种能够高精度地探测最下位的电压测定线(L1)或下侧基准电位线(Lg)的断线的电源系统(1)。
附图标记说明
1:电源系统;10:蓄电模块;20:管理装置;30:电压测定电路;31:LDO;32:测定部;40:控制电路;E1-E12:单体;L1-L3:电压测定线;Ld1-Ld3:放电线;Lg:接地线;Rf1-Rf3:滤波电阻;Rd1-Rd3:放电电阻;Rv1-Rv2:分压电阻;Cf1、Cf2、Cd1、Cd2:电容;Sd1-Sd2:放电开关;Ss1:电源开关;D1:第一保护二极管;D2:第二保护二极管;Df:正向二极管。
Claims (8)
1.一种管理装置,其特征在于,具备:
电压测定电路,其测定串联连接的多个单体各自的电压;
多个电压测定线,所述多个电压测定线将所述多个单体的各节点与所述电压测定电路的各电压测定端子之间连接;
下侧基准电位线,其将所述多个单体的最下位单体的下侧的节点与所述电压测定电路的下侧的基准端子之间连接;
分压电阻,其连接在规定的固定电位与最下位的电压测定线之间;以及
控制电路,其监视所述分压电阻的分压点电位与所述电压测定电路的下侧基准电位之间的电压,来诊断所述最下位的电压测定线或所述下侧基准电位线有无断线。
2.根据权利要求1所述的管理装置,其特征在于,
当所述分压电阻的分压点电位与所述电压测定电路的下侧基准电位之间的电压比正常时的电压高第一设定值以上时,所述控制电路诊断为所述最下位的电压测定线发生了断线。
3.根据权利要求1或2所述的管理装置,其特征在于,
当所述分压电阻的分压点电位与所述电压测定电路的下侧基准电位之间的电压比正常时的电压低第二设定值以上时,所述控制电路诊断为所述下侧基准电位线发生了断线。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的管理装置,其特征在于,
还具备分别被插入到所述多个电压测定线中的多个滤波电阻,
所述分压电阻的下侧与所述最下位的电压测定线上的、比所述滤波电阻更靠近所述最下位单体侧的节点连接。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的管理装置,其特征在于,
还具备直流-直流转换器,所述直流-直流转换器使所述多个单体的两端电压下降来生成所述电压测定电路的电源电压,
对所述分压电阻的上侧施加所述直流-直流转换器的输出电位。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的管理装置,其特征在于,
还具备正向二极管,所述正向二极管以所述下侧基准电位线侧为阴极的朝向连接或形成在所述最下位的电压测定线与所述下侧基准电位线之间。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的管理装置,其特征在于,
还具备多个保护二极管,所述多个保护二极管以所述下侧基准电位线侧为阳极的朝向分别连接在所述多个电压测定线与所述下侧基准电位线之间。
8.一种电源系统,其特征在于,具备:
串联连接的多个单体;以及
根据权利要求1至7中的任一项所述的管理装置,其对所述多个单体进行管理。
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Cited By (1)
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