DE10242908B4

DE10242908B4 - Spannungsdetektionsschaltung für Batterien

Info

Publication number: DE10242908B4
Application number: DE10242908A
Authority: DE
Inventors: Seiichi Anzawa; Hiroshi Nishizawa; Fujio Matsui
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd; Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Japan Radio Co Ltd; Nagano Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: DE10242908A1; FR2830329A1; JP2003111297A; US20030062903A1; FR2830329B1; US7034540B2; JP3656046B2

Abstract

Spannungsdetektionsschaltung für eine Reihenschaltung von Batterien, wobei die Spannungsdetektionsschaltung mindestens zwei Spannungsbeurteilungseinheiten umfasst, wobei jede der Spannungsbeurteilungseinheiten mit Anschlüssen von einer der Batterien verbunden und zur Beurteilung der Spannung der jeweiligen Batterie ausgebildet ist und weiter aufweist:
einen Signaleingang zur Eingabe eines Beurteilungsergebnisses einer weiteren Spannungsbeurteilungseinheit oder zur Eingabe eines Betriebsprüfsignales von außen und einen Signalausgang zum Übertragen des Beurteilungsergebnisses der Spannungsbeurteilungseinheit an eine weitere Spannungsbeurteilungseinheit oder zur Ausgabe des allgemeinen Beurteilungsergebnisses der Spannungsdetektionsschaltung nach außen;
wobei jeder Signalausgang sequentiell mit dem Signaleingang einer weiteren Spannungsbeurteilungseinheit verbunden ist und der Signalausgang der letzten Spannungsbeurteilungseinheit zur Ausgabe des allgemeinen Beurteilungsergebnisses nach außen dient.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien, und sie bezieht sich insbesondere auf eine Spannungsdetektionsschaltung für das Detektieren einer Abnormalität der jeweiligen Spannungen zwischen den Anschlüssen einer Vielzahl von Batterien, die in Serie miteinander verbunden sind.
Eine Konfiguration, bei der eine Vielzahl von Batterien in Serie miteinander verbunden sind, um eine hohe Spannung zu erhalten, wird beispielsweise in Batterien für Elektrofahrzeuge, Gabelstapler und dergleichen verwendet.
In einer solchen Batterie, in der eine Vielzahl von Batterien in Serie verbunden wurden, kann eine Abnormalität der Spannung durch einen Ausfall der Batterien, ihren Eigenverbrauch oder dergleichen verursacht werden, um somit die Leistung der Batterie zu schädigen.
Es ist deswegen notwendig, eine Spannungsdetektionsschaltung für die Batterien bereit zu stellen. Diese Spannungsdetektionsschaltung für die Batterien überwacht die Spannungen der jeweiligen Batterien und gibt ein Detektionssignal, das die Abnormalität der Spannung bezeichnet, wenn irgend eine der überwachten Spannungen sich außerhalb ihres spezifizierten Wertes befindet, aus.
Ein Beispiel des Stands der Technik einer Spannungsdetektionsschaltung für Batterien wird nachfolgend unter Bezug auf 2 beschrieben. 2 ist ein Schaltungsdia gramm, das eine Spannungsdetektionsschaltung des Stands der Technik zeigt.
In 2 stellen die Bezugszeichen B1 bis B4 Batterien dar, die Bezugszeichen Q1 bis Q4 stellen Halbleiterschaltvorrichtungen dar, die Bezugszeichen q1 bis q4 stellen Steuersignalerzeugungstransistoren dar, die Bezugszeichen Vp1 bis Vp4 stellen Spannungsbewertungseinheiten dar, und die Bezugszeichen PH0 bis PH4 stellen Photokoppler dar.
In 2 sind die Batterien B1 bis B4 in Serie verbunden, und die Spannungsdetektionseinheiten Vp1 bis Vp4 sind jeweils zwischen den Anschlüssen der Batterien angeschlossen.
Zusätzlich sind die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1 bis Q4 jeweils zwischen den Batterien B1 bis B4 und den Spannungsbeurteilungseinheiten angeschlossen.
Die Basis der Halbleiterschaltvorrichtung (beispielsweise ein Transistor oder FET) Q1, die einen Steueranschluss darstellt, ist so verbunden, dass sie mit dem Ausgangssignal des Photokoppler PH0, der in Übereinstimmung mit einem äußeren Steuersignal c an- und ausgeschaltet wird, versorgt wird.
Andererseits ist die Basis einer anderen Halbleiterschaltvorrichtung Q2, die ein Steueranschluss darstellt, mit dem Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q1 durch einen Widerstand verbunden.
Die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q1 wird durch Widerstände einer Spannungsteilung unterworfen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheit Vp1 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 verbunden.
Zusätzlich ist die Basis einer anderen Halbleiterschaltvorrichtung Q3, die einen Steueranschluss darstellt, mit dem Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q2 durch einen Widerstand verbunden.
Die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q2 wird durch Widerstände einer Spannungsteilung unterworfen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheit Vp2 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q2 verbunden.
Weiterhin wird die Basis einer nochmals anderen Halbleiterschaltvorrichtung Q4, die einen Steueranschluss darstellt, mit dem Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q3 durch einen Widerstand verbunden.
Die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q3 wird durch Widerstände einer Spannungsteilung unterworfen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheit Vp3 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q3 verbunden.
Weiterhin wird ein Anschluss vom Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q4 herausgeführt, um so den Kollektor mit einer nicht gezeigten Halbleiterschaltvorrichtung einer nächsten Stufe zu verbinden.
Zusätzlich wird die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q4 durch Widerstände einer Spannungsteilung unterzogen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheit Vp4 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q4 verbunden.
Beurteilungsausgabegrößen (beispielsweise nicht niedriger als eine vorbestimmte Spannung oder nicht höher als eine vorbestimmte Spannung) der Spannungsbeurteilungseinheiten werden herausgezogen und jeweils durch die Photokoppler PH1 bis PH4 geliefert, während sie elektrisch gegeneinander isoliert sind.
In 2 sind die Ausgänge der Photokoppler PH1 bis PH4 parallel verbunden, so dass ein Ausgangssignal a geliefert wird, wenn irgend eine der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien B1 bis B4 beispielsweise nicht höher als die vorbestimmte Spannung oder nicht niedriger als die vorbestimmte Spannung ist.
Als nächstes wird der Betrieb der Spannungsdetektionsschaltung in der Schaltung der 2 beschrieben.
Wenn das Ausgangssignal des Photokoppler PH0 zur Basis der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 in Übereinstimmung mit dem äußeren Steuersignal c geliefert wird, so fließt ein Strom vom Emitter zur Basis in dieser Halbleiterschaltvorrichtung Q1, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 angeschaltet wird.
Wenn die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 angeschaltet wird, so fließt ein Strom vom Kollektor der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 von der Basis zum Emitter im Steuersignalerzeugungstransistor q1, so dass der Steuersignalerzeugungstransistor q1 eingeschaltet wird.
Dann fließt, wenn der Steuersignalerzeugungstransistor q1 eingeschaltet wird, ein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q2, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q2 angeschaltet wird.
Weiter fließt, wenn die Halbleiterschaltvorrichtung q2 angeschaltet wird, ein Strom vom Kollektor der Halbleiterschaltvorrichtung q2 von der Basis zum Emitter im Steuersignalerzeugungstransistor q2, so dass der Steuersignalerzeugungstransistor q2 angeschaltet wird.
Dann fließt, wenn der Steuersignalerzeugungstransistor q2 angeschaltet wird, ein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q3, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q3 angeschaltet wird.
Weiter fließt, wenn die Halbleiterschaltvorrichtung Q3 angeschaltet wird, ein Strom vom Kollektor der Halbleiterschaltvorrichtung Q3 von der Basis zum Emitter im Steuersignalerzeugungstransistor q3, so dass der Steuersignalerzeugungstransistor q3 angeschaltet wird.
Dann fließt, wenn der Steuersignalerzeugungstransistor q3 angeschaltet wird, ein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q4, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q4 angeschaltet wird.
Im Gegensatz dazu fließt, wenn kein äußeres Steuersignal c vorhanden ist, kein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q1. Somit wird die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 ausgeschaltet.
Wenn die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 ausgeschaltet ist, wird verhindert, dass die jeweiligen Steuersignalerzeugungstransistoren q1 bis q4 angeschaltet werden. Somit sind alle Halbleiterschaltvorrichtungen Q1 bis Q4 ausgeschaltet.
Wie oben beschrieben wurde, können alle Halbleiterschaltvorrichtungen Q1 bis Q4 in Übereinstimmung mit einem äußeren Steuersignal c an- und ausgeschaltet werden. Somit können die Spannungen der Batterien B1 bis B4 auf die folgende Weise durch die Spannungsbeurteilungseinheiten Vp1 bis Vp4, die durch solche Halbleiterschaltvorrichtungen verbunden sind, detektiert (beurteilt) werden.
In 2 wird angenommen, dass die Spannungsbeurteilungseinheiten VP1 bis VP4 Detektionsausgangsgrößen an die Photokoppler PH1 bis PH4 liefern, wenn die Eingangsspannungen der Spannungsbeurteilungseinheiten VP1 bis VP4 nicht höher als eine vorbestimmte Spannung sind. In diesem Fall kann, wenn die Ausgangsgröße a erhalten wird, wenn das äußere Steuersignal c vorhanden ist, geschlossen werden, dass jede der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Speichervorrichtungen B1 bis B4 nicht höher als eine vorbestimmte Spannung ist oder das Bestandteile dieser Schaltungen abnormal sind.
Im Gegensatz dazu nehme man an, dass die Spannungsbeurteilungseinheiten VP1 bis VP4 Detektionsausgangsgrößen an die Photokoppler PH1 bis PH4 liefern, wenn die Eingangsspannungen der Spannungsbeurteilungseinheiten VP1 bis VP4 nicht niedriger als eine vorbestimmte Spannung sind. In diesem Fall kann, wenn die Ausgangsgröße a erhalten wird, wenn das äußere Steuersignal c vorhanden ist, geschlossen werden, dass irgend eine der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien B1 bis B4 nicht niedriger als die vorbestimmte Spannung ist, oder dass Bestandteile dieser Schaltung abnormal sind.
Wenn andererseits das Ausgangssignal a erhalten wird, wenn das äußere Steuersignal c fehlt, so kann geschlossen werden, dass Bestandteile dieser Schaltung abnormal sind.
In der Schaltung der 2 sind solche Detektionsmechanismen kombiniert, so dass die Abnormalität der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien B1 bis B4 und die Abnormalität der Bestandteile dieser Schaltung beurteilt werden können.
In der Schaltung der 2 kann tatsächlich die Abnormalität der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Speichervorrichtungen B1 bis B4 und die Abnormalität der Bestandteile der Schaltung beurteilt werden, aber es sind eine große Anzahl Photokoppler PH1 bis PH4 für die elektrische Isolation erforderlich, um die Detektionsausgangsgrößen der jeweiligen Spannungsbeurteilungseinheiten nach außen heraus zu ziehen. Es besteht somit das Problem, dass die Kosten zunehmen.
Die DE 100 09 618 A1 offenbart ein Schutzverfahren, um Tiefentladung von Batteriezellen zu verhindern. Das Verfahren benutzt eine Spannungsüberwachungsschaltung mit Komparatoren, Referenzspannungsquellen und einem ODER-Gatter. Jeder Komparator vergleicht die Spannung einer Batteriezelle mit einer Referenzspannung. Die Vergleichsergebnisse aus den Ausgängen der Komparatoren werden in dem ODER-Gatter zu einem Gesamtergebnis verknüpft.
US Patent 5,578,914 zeigt ein Ladesystem für eine Reihenschaltung von Batterien, bei dem die Beurteilungsergebnisse für die einzelnen Batterien über getrennte Photokoppler herausgeführt sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung des voranstehenden Problems entwickelt. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Spannungsdetektionsschaltung für Speichervorrichtungen, die in Serie miteinander verbunden sind, zu liefern, in der die erforderliche Anzahl der Signalübertragungsteile für das Herausziehen der Spannungsbeurteilungsergebnisse zur Außenseite reduziert ist, so dass die Kosten bei der Herstellung der Vorrichtung reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Spannungsdetektionsschaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Im Folgenden wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Speichervorrichtungen beschrieben, die Spannungen zwischen den Anschlüssen einer Vielzahl von Batterien, die in Serie miteinander verbunden sind, detektiert. In der Spannungsdetektionsschaltung sind Spannungsbeurteilungseinheiten jeweils zwischen den Anschlüssen der vielen Batterien vorgesehen. Die Spannungsdetektionsschaltung weist das Merkmal auf, dass eine gewünschte Einheit der Spannungsbeurteilungseinheiten als anfängliche Stufe festgelegt wird, während das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe zu den anderen Spannungsbeurteilungsergebnissen der Spannungsbeurteilungsstufen sequentiell übertragen wird, ohne dass es isoliert wird, und ein allgemeines Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheiten von der anfänglichen bis zu letzten Stufe erhalten wird. Ferner wird das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der letzten Stufe durch einen Photokoppler nach außen gegeben.
Auf solche Weise ist es, da es nicht notwendig ist, ein Beurteilungsergebnis von der Spannungsbeurteilungseinheit in jeder Stufe auszugeben, nicht notwendig, einen Photokoppler für jede Stufe bereit zu stellen. Es ist somit möglich, die geforderte Anzahl der Photokoppler für das Extrahieren des Spannungsbeurteilungsergebnisses zur Außenseite zu reduzieren. Somit können die Kosten für die Herstellung der Vorrichtung reduziert werden.
Weiterhin wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien beschrieben, wobei die Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe auf die Seite der niedrigen Spannung der Vielzahl der Speichervorrichtungen, die in Serie verbunden sind, gelegt wird, während die Spannungsbeurteilungseinheit der letzten Stufe auf eine höhere Spannungsseite der Vielzahl der Speichervorrichtungen, die in Serie verbunden sind, gelegt wird.
Somit wird jedes Spannungsbeurteilungsergebnis von einer Spannungsbeurteilungseinheit auf der Seite der niedrigen Spannung zu einer Spannungsbeurteilungseinheit auf der Seite der höheren Spannung übertragen. Somit ist das Basispotential jedes das Detektionsergebnis übertragenden Transistors höher (auf der positiven Potentialseite) als das Erdpotential des IC-Moduls, zu dem der das Detektionsergebnis übertragende Transistor gehört. Die Spannungsdetektionsschaltung ist somit geeignet, um die Vorrichtung aus ICs aufzubauen.
Weiterhin wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien beschrieben, bei der jede der Spannungsbeurteilungseinheiten entweder eine Spannung zwischen den Anschlüssen, die einer der Speichervorrichtungen entsprechen, die nicht höher als eine spezifizierte Spannung ist, oder eine Spannung zwischen den Anschlüssen, die nicht niedriger als die spezifizierte Spannung ist, detektiert.
Somit kann eine Unterspannung detektiert werden, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen jeder Speichervorrichtung nicht höher als die spezifizierte Spannung ist. Im Gegensatz dazu kann eine Überspannung detektiert werden, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen jeder Batterie nicht niedriger als die spezifizierte Spannung ist.
Weiterhin wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien beschrieben, bei die
Spannungsbeurteilungseinheiten eine Ausgabe nach außen vor nehmen, wenn irgend eine der Spannungen zwischen den Anschlüssen der vielen Batterien sich außerhalb eines spezifizierten Spannungsbereichs befindet.
Somit ist es möglich, die Vielzahl der Batterien, die in Serie verbunden sind, leicht daraufhin zu überwachen, ob die Anschlussspannungen innerhalb des spezifizierten Spannungsbereichs liegen oder nicht.
Weiterhin wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien beschrieben, wobei die Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe eine Selbstdiagnose der Spannungsdetektionsschaltung in Erwiderung auf ein externes Betriebsprüfsignal, das an sie obligatorisch geliefert wird, durchführt, und das externe Betriebsprüfsignal durch einen Photokoppler geliefert wird.
Somit ist es möglich, ein Überwachungsergebnis gemäß dem äußeren Signal zu erhalten.
Weiterhin wird eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien beschrieben, bei der Halbleiterschaltvorrichtungen für das sequentielle An- und Ausschalten in Übereinstimmung mit einem externen Signal jeweils zwischen der Vielzahl der Batterien und der Vielzahl der Spannungsdetektionseinheiten angeschlossen sind, und das externe Signal durch einen Photokoppler geliefert wird.
Somit kann die Spannungsdetektionsschaltung, sofern es notwendig ist, in ihrer Verbindung gelöst werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Spannungsdetektionsschaltung für Speichervorrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration einer Spannungsdetektionsschaltung für Batterien des Stands der Technik zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben. 1 ist ein Schaltungsdiagramm einer Spannungsdetektionsschaltung gemäß dieser Ausführungsform.
In 1 stellen die Bezugszeichen B1 und B2 Batterien (die den Batterien B1 bis B4 in der Schaltung des Stands der Technik der 2 entsprechen) dar; Q1 und Q2 stellen Halbleiterschaltvorrichtungen dar (die den Q1 bis Q4 in 2 entsprechen); q1 und q2 stellen Steuersignalerzeugungstransistoren dar (die den q1 bis q4 in 2 entsprechen); VPL1 und VPH-1 stellen Spannungsbeurteilungseinheiten der ersten Stufe (anfängliche Stufe) dar (die der Vp1 in 2 entsprechen); VPL-2 und VPH-2 stellen Spannungsbeurteilungseinheiten der zweiten Stufe (letzte Stufe) dar (die der Vp4 in 2 entspricht); und PH0, PHH und PHL stellen Photokoppler dar (die den PH0 bis PH4 in 2 entsprechen).
Übrigens stellen die Teile die mit den Symbolen "o" bezeichnet sind, Anschlüsse der IC-Module dar, wenn die Schaltungen an den jeweiligen Stufen aus IC-Modulen hergestellt sind.
Obwohl das Beispiel, in dem zwei Batterien verwendet werden, in 1 gezeigt ist, können eine gewünschte Anzahl von Batterien in Serie verbunden werden, wobei beispielsweise vier Batterien in Serie verbunden sein können, wie das in 2 gezeigt ist.
Wie in 1 gezeigt ist, so sind die Batterien B1 und B2 in Serie verbunden, und die Spannungsbeurteilungseinheiten VPL-1, VPH-1, VPL-2 und VPH-2 sind jeweils zwischen den Anschlüssen der Batterien angeschlossen. Zusätzlich sind die Halbleiterschaltvorrichtungen Q1 und Q2 jeweils zwischen den Batterien B1 und B2 und den Spannungsbeurteilungseinheiten angeschlossen.
Die Basis der Halbleiterschaltvorrichtung (beispielsweise des Transistors oder FET) Q1, die einen Steueranschluss darstellt, ist so angeschlossen, dass sie mit dem Ausgangssignal des Photokoppler PH0 versorgt wird, wobei dieser in Übereinstimmung mit einem äußeren Steuersignal c an- und ausgeschaltet wird.
Anderseits ist die Basis der Halbleiterschaltvorrichtung Q2, die einen Steueranschluss darstellt, mit dem Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q1 durch einen Widerstand verbunden.
Dann wird die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q1 durch Widerstände einer Spannungsteilung unterworfen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheiten VPL-1 und VPH-1 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 verbunden.
Weiterhin wird ein Anschluss vom Kollektor des Steuersignalerzeugungstransistors q2 herausgeführt, um den Kollektor mit einer nicht gezeigten Halbleiterschaltvorrichtung der nächsten Stufe zu verbinden.
Zusätzlich wird die Basis des Steuersignalerzeugungstransistors q2 durch Widerstände einer Spannungsteilung unterzogen und mit den entgegengesetzten Enden der Spannungsbeurteilungseinheiten VPL-2 und VPH-2 auf der Ausgangsseite der Halbleiterschaltvorrichtung Q2 verbunden.
Als nächstes wird der Betrieb der Spannungsdetektionsschaltung in der Schaltung der 1 beschrieben.
Wenn das Ausgangssignal des Photokoppler PH0 an die Basis der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 in Übereinstimmung mit dem äußeren Steuersignal c geliefert wird, fließt ein Strom vom Emitter zur Basis in dieser Halbleiterschaltvorrichtung Q1, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 angeschaltet wird.
Wenn die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 angeschaltet wird, fließt ein Strom vom Kollektor der Halbleiterschaltvorrichtung Q1 von der Basis zum Emitter im Steuersignalerzeugungsgenerator q1, so dass der Steuersignalerzeugungsgenerator q1 angeschaltet wird.
Dann fließt, wenn der Steuersignalerzeugungstransistor q1 angeschaltet wird, ein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q2, so dass die Halbleiterschaltvorrichtung Q2 angeschaltet wird.
Wenn weiterhin die Halbleiterschaltvorrichtung Q2 angeschaltet ist, so fließt ein Strom vom Kollektor der Halbleiterschaltvorrichtung Q2 von der Basis zum Emitter im Steuersignalerzeugungstransistor q2, so dass der Steuersignalerzeugungstransistor q2 angeschaltet wird.
Dann fließt, wenn der Steuersignalerzeugungsgenerator q2 angeschaltet wird, ein Strom vom Anschluss vom Emitter zur Basis in der nicht gezeigten Halbleiterschaltvorrichtung der nächsten Stufe.
Im Gegensatz dazu fließt, wenn das äußere Steuersignal c fehlt, kein Strom vom Emitter zur Basis in der Halbleiterschaltvorrichtung Q1. Somit wird die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 ausgeschaltet.
Wenn die Halbleiterschaltvorrichtung Q1 ausgeschaltet wird, so wird verhindert, dass der Steuersignalerzeugungstransistor q1 angeschaltet wird. Somit wird die Halbleiterschaltvorrichtung Q2 ausgeschaltet.
Wie oben beschrieben wurde, so können alle Halbleiterschaltvorrichtungen Q1 und Q2 in Übereinstimmung mit dem einzelnen äußeren Steuersignal c an- und ausgeschaltet werden. Somit können die Spannungen der Batterien B1 und B2 in der folgenden Weise durch die Spannungsbeurteilungseinheiten VPL-1, VPH-1, VPL-2 und VPH-2, die durch solche Halbleiterschaltvorrichtungen verbunden sind, detektiert werden (daraufhin beurteilt werden, ob die Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen oder nicht).
Von den Spannungsdetektionseinheiten VPL-1, VPH-1, VPL-2 und VPH-2 in 2 detektieren die Spannungsbeurteilungseinheiten VPL-1 und VPL-2, dass die Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien nicht höher als ein spezifischer Wert sind. In 1 wird, wenn ein Unterspannungsprüfsignal durch den Photokoppler PHCL geliefert wird, das Detektionsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der ersten Stufe (der anfänglichen Stufe) (die Unterspannung) VPL-1 zur Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 der letzten Stufe übertragen, ohne isoliert zu werden. Dann wird das Detektionsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 der letzten Stufe durch den Photokoppler PHL nach außen ausgegeben, während es isoliert wird.
In 1 wird, wenn das Unterspannungsprüfsignal von außerhalb durch den Photokoppler PHCL geliefert wird, ein Detektionsergebnisübertragungstransistor Tr1 in den leitfähigen Zustand gebracht, um so das Detektionsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-1 zur nächsten Stufe durch einen Detektionsergebnisübertragungstransistor Tr1-1 zu senden. Somit wird ein Detektionsergebnisübertragungstransistor Tr2 in den leitenden Zustand gebracht.
In Erwiderung auf diesen leitenden Zustand des Detektionsergebnisübertragungstransistors Tr2 wird das Ergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 der nächsten Stufe durch einen Detektionsergebnisübertragungstransistor Tr2-1 an den Photokoppler PHL für eine Ausgabe nach außen gegeben.
In 1 wird, wenn ein Überspannungsprüfsignal durch den Photokoppler PHCH geliefert wird, das Detektionsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der ersten Stufe (anfänglichen Stufe) VPH-1 (Überspannung) zur Spannungsbeurteilungseinheit VPH-2 der zweiten Stufe (letzten Stufe) übertragen, ohne isoliert zu werden. Dann wird das Detektionsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit VPH-2 der zweiten Stufe (letzten Stufe) an die Außenseite durch den Photokoppler PHH ausgegeben, während es isoliert wird.
Das Detektionsergebnis der Überspannung wird in derselben Weise wie im Fall der Unterspannung übertragen.
Gemäß der Erfindung ist es zusätzlich nicht notwendig, die vorangehende Konfiguration bereit zu stellen, in der ein Detektionsergebnis von der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-1 oder VPH-1 der niederen Spannungsseite zur Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 oder VPH-2 der höheren Seite übertragen wird. Es kann beispielsweise ein Detektionsergebnis so gestaltet werden, dass es von der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 oder VPH-2 der höheren Spannungsseite zur Spannungsbeurteilungseinheit VPL-1 oder VPH-1 der niederen Spannungsseite übertragen wird. Alternativ kann, wenn vier Batterien in Serie verbunden sind, wie das beispielsweise in 2 gezeigt ist, die zweite Stufe als die anfängliche Stufe festgelegt werden, so dass ein Detektionsergebnis sequentiell zur vierten, dritten und erste Stufe in dieser Reihenfolge übertragen wird. Das heißt, es kann jede Konfiguration verwendet werden, wenn eine gewünschte Spannungsbeurtei lungseinheit als die anfängliche Stufe festgelegt wird, während das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe sequentiell zu den anderen Spannungsbeurteilungseinheiten übertragen wird, ohne isoliert zu werden, und das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der letzten Stufe zur Außenseite durch einen Photokoppler ausgegeben wird.
Somit wird die Notwendigkeit für das Bereitstellen eines Photokopplers für das Ausgeben eines Detektionsergebnisses zur Außenseite in jeder Spannungsbeurteilungseinheit, die in jeder Batterie vorgesehen ist, eliminiert, so dass die Kosten für die Herstellung der Vorrichtung reduziert werden können.
Zusätzlich ist in 1 ein Detektionsergebnis so gestaltet, dass es von der Spannungsbeurteilungseinheit VPL-1 oder VPH-2 der niedrigen Spannungsseite zur Spannungsbeurteilungseinheit VPL-2 oder VPH-2 der höheren Spannungsseite übertragen wird, wie das oben beschrieben ist.
Somit wird, wenn die Schaltungen an den jeweiligen Stufen durch IC-Module gebildet werden (die Teile, die in 1 mit den Symbolen "o" bezeichnet sind, sind als Anschlüsse der IC-Module ausgebildet), das Basispotential jedes Detektionsergebnisübertragungstransistors Tr1, Tr2 höher (auf der positiven Potentialseite) als das Erdpotential jedes IC-Moduls.
Somit ist die Konfiguration, bei der die anfängliche Stufe auf die niedrigere Spannungsseite gesetzt wird, während die letzte Stufe auf die höhere Spannungsseite gesetzt wird, wie das in 1 gezeigt ist, für das Ausbildung der Vorrichtung aus ICs geeignet.
Eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien gemäß der Erfindung wird folgendermaßen konfiguriert. Das heißt, in einer Spannungsdetektionsschaltung für Batterien, um die Anschlussspannungen einer Vielzahl von Batterien, die in Serie verbunden sind, zu detektieren, werden Spannungsbeurteilungseinheiten jeweils zwischen den Anschlüssen der vielen Batterien vorgesehen, wobei eine gewünschte Einheit der Spannungsbeurteilungseinheiten als anfängliche Stufe festgelegt wird, während das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe zu den anderen Spannungsbeurteilungseinheiten sequentiell übertragen wird, ohne dass es isoliert wird, und ein allgemeines Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheiten an den anfänglichen bis letzten Stufen erhalten wird.
Somit ist es möglich, die Anzahl der Teile für das Extrahieren des Spannungsbeurteilungsergebnisses zur Außenseite zu reduzieren. Somit können die Herstellungskosten reduziert werden.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung das Beurteilungsergebnis der Spannungsbeurteilungseinheit der letzten Stufe durch einen Photokoppler nach außen gegeben. Somit ist es möglich, eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien bereit zu stellen, die eine ausreichende Sicherheit aufweist, um die Speichervorrichtungen von externen Schaltungen elektrisch zu isolieren.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe auf eine niedere Spannungsseite der Vielzahl von Speichervorrichtungen, die in Serie verbunden sind, gesetzt, während die Spannungsbeurteilungseinheit der letzten Stufe auf eine höhere Spannungsseite der Vielzahl der Batterien, die in Serie verbunden sind, gesetzt wird. Somit ist das Basispotential jedes Detektionsergebnisübertragungstransistors höher (auf der positiven Potentialseite) als das Erdpotential des IC-Moduls, zu dem der Detektionsergebnisübertragungstransistor gehört. Somit kann die Spannungsdetektionsschaltung leicht aus ICs ausgebildet werden.
Weiterhin kann gemäß der Erfindung jede der Spannungsdetektionseinheiten entweder eine Spannung zwischen den Anschlüssen einer entsprechenden Batterie, die nicht höher als eine spezifizierte Spannung ist, oder eine Spannung zwischen den Anschlüssen, die nicht niedriger als die spezifizierte Spannung ist, detektieren. Somit können eine Unterspannung oder eine Überspannung detektiert werden.
Weiterhin geben gemäß der Erfindung die Spannungsbeurteilungseinheiten ein Ausgangssignal an die Außenseite, wenn irgend eine der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Vielzahl der Batterien außerhalb eines spezifizierten Spannungsbereichs liegt. Somit ist es möglich, die Vielzahl der Batterien, die in Serie verbunden sind, leicht daraufhin zu überwachen, ob die Spannungen zwischen ihren Anschlüssen innerhalb des spezifizierten Spannungsbereichs liegen oder nicht.
Weiterhin führt gemäß der Erfindung die Spannungsbeurteilungseinheit der anfänglichen Stufe eine Selbstdiagnose der Spannungsdetektionsschaltung in Erwiderung auf ein äußeres Betriebsprüfsignal, das an sie obligatorisch geliefert wird, durch. Somit ist es möglich, ein Überwachungsergebnis in Übereinstimmung mit dem äußeren Signal zu erhalten.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung das äußere Betriebsprüf signal durch einen Photokoppler geliefert. Somit ist es möglich, eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien, die ein ausreichend hohe Sicherheit aufweist, um die Batterien gegenüber äußeren Schaltungen zu isolieren, bereit zu stellen.
Weiterhin werden gemäß der Erfindung Halbleiterschaltvorrichtungen für das sequentielle An- und Ausschalten in Übereinstimmung mit einem äußeren Signal jeweils zwischen den vielen Batterien und den vielen Spannungsbeurteilungseinheiten angeschlossen. Somit kann die Spannungsdektionsschaltung, sofern es notwendig ist, in ihrer Verbindung gelöst werden.
Weiterhin wird gemäß der Erfindung das äußere Signal durch einen Photokoppler geliefert. Somit ist es möglich, eine Spannungsdetektionsschaltung für Batterien zu liefern, die eine ausreichend hohe Sicherheit aufweist, um die Batterien gegenüber den äußeren Schaltungen elektrisch zu isolieren.

Claims

Spannungsdetektionsschaltung für eine Reihenschaltung von Batterien, wobei die Spannungsdetektionsschaltung mindestens zwei Spannungsbeurteilungseinheiten umfasst, wobei jede der Spannungsbeurteilungseinheiten mit Anschlüssen von einer der Batterien verbunden und zur Beurteilung der Spannung der jeweiligen Batterie ausgebildet ist und weiter aufweist: einen Signaleingang zur Eingabe eines Beurteilungsergebnisses einer weiteren Spannungsbeurteilungseinheit oder zur Eingabe eines Betriebsprüfsignales von außen und einen Signalausgang zum Übertragen des Beurteilungsergebnisses der Spannungsbeurteilungseinheit an eine weitere Spannungsbeurteilungseinheit oder zur Ausgabe des allgemeinen Beurteilungsergebnisses der Spannungsdetektionsschaltung nach außen; wobei jeder Signalausgang sequentiell mit dem Signaleingang einer weiteren Spannungsbeurteilungseinheit verbunden ist und der Signalausgang der letzten Spannungsbeurteilungseinheit zur Ausgabe des allgemeinen Beurteilungsergebnisses nach außen dient.
Spannungsdetektionsschaltung nach Anspruch 1, bei der jede Spannungsbeurteilungseinheit ferner ein logisches Verknüpfungselement umfasst, um das Signal vom Signaleingang mit dem Beurteilungsergebnis der jeweiligen Spannungsbeurteilungseinheit zu verknüpfen und das Ergebnis der Verknüpfung an den Signalausgang auszugeben.
Spannungsdetektionsschaltung nach Anspruch 2, bei der jede Spannungsbeurteilungseinheit ausgebildet ist, festzustellen, ob die Spannung zwischen den Anschlüssen der jeweiligen Batterie außerhalb eines spezifizierten Bereiches liegt, und bei der das logische Verknüpfungselement derart ausgebildet ist, dass das allgemeine Beurteilungsergebnis angibt, ob irgend eine der Spannungen zwischen den Anschlüssen der Batterien außerhalb des spezifizierten Bereichs liegt.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Signalausgang einer jeden Spannungsbeurteilungseinheit durch einen Kollektor eines Transistors gebildet wird.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner einen Photokoppler umfassend, der mit dem Signalausgang der letzten Spannungsbeurteilungseinheit verbunden ist, um das allgemeine Beurteilungsergebnis nach außen zu liefern.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner einen Photokoppler umfassend, der mit dem Signaleingang der ersten Spannungsbeurteilungseinheit verbunden ist, um das Betriebsprüfsignal an die Spannungsdetektionsschaltung zu liefern.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Spannungsbeurteilungseinheiten jeweils durch IC-Module gebildet werden.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste der sequentiell verbundenen Spannungsbeurteilungseinheiten mit der niedrigen Spannungsseite der Reihenschaltung der Batterien und die letzte Spannungsbeurteilungseinheit mit der höheren Spannungsseite der Reihenschaltung der Batterien verbunden ist.
Spannungsdetektionsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend Halbleiterschaltvorrichtungen für das sequentielle An- und Ausschalten in Übereinstimmung mit einem äußeren Signal, wobei jede der Halbleiterschaltvorrichtungen jeweils zwischen einer Batterie und einer Spannungsbeurteilungseinheit angeschlossen ist.