電池監視裝置的製作方法
2023-05-11 04:59:41
專利名稱：電池監視裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電池監視裝置。
本申請對2011年10月7日申請的日本專利申請第2011-222859號主張優先權， 將其內容援引於此。
背景技術：
眾所周知，在電動車或混合動力汽車等車輛，搭載了成為動力源的電動機和對該 電動機提供電力的高電壓/大容量的電池。該高壓電池由串聯連接的多個鋰離子電池或者 鎳氫電池等電池單元構成。
以往，通過電壓檢測電路(例如專用的IC晶片)檢測構成如上所述的高壓電池的各 電池單元的電壓，監視有無過充電狀態的電池單元，但如果電壓檢測電路發生故障，則無法 準確地檢測電池單元的電壓(會將電壓檢測為較低)，存在漏掉過充電單元的存在的顧慮。
因此，公開了如下的技術將電壓檢測電路雙重化，即使一個電壓檢測電路發生故 障，還可利用其它的電壓檢測電路的電壓檢測結果，從而防止漏掉過充電單元(參照日本特 開 2008-141954 號公報)。
但是，根據上述以往技術，需要將例如專用的IC晶片這樣的電壓檢測電路雙重 化，因此存在導致部件成本、安裝空間以及消耗電流增加的問題。發明內容
本發明鑑於上述情況而完成，其目的在於提供一種抑制部件成本、安裝空間以及 消耗電流增加，能夠防止由於電路故障而漏掉過充電單元的電池監視裝置。
本發明採用以下結構以解決上述問題。
(I)本發明的第I方式是一種電池監視裝置，用於監視構成電池的各電池單元的 充電狀態，所述電池監視裝置包含電壓檢測電路，分別檢測所述電池單元的電壓；電壓比 較電路，分別對所述電池單元的電壓與閾值電壓進行比較，輸出在所述電池單元的電壓是 閾值電壓以上時成為第I電平且在所述電池單元的電壓小於閾值電壓時成為第2電平的信 號；以及判定單元，在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值為閾值以上的條件、以及從所 述電壓比較電路輸入的信號為第I電平的條件中的至少一個條件成立時，判定為所述電池 單元處於過充電狀態。
(2)在上述(I)中記載的電池監視裝置中，也可以作為與用於確認兩個所述條件是 否成立的處理不同的處理，所述判定單元僅判定從所述電壓比較電路輸入的信號是否為第 I電平，從而判定所述電池單元是否處於過充電狀態。
(3)在上述(2)中記載的電池監視裝置中，也可以在從所述電壓檢測電路輸入的電 壓檢測值為閾值以上，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第2電平時，所述判定單元判 定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓比較電路發生了故障。
(4)在上述(2)中記載的電池監視裝置中，也可以在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值小於閾值，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第I電平時，所述判定單元判定 為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓檢測電路發生了故障。
( 5)在上述(I)中記載的電池監視裝置中，也可以在從所述電壓檢測電路輸入的電 壓檢測值為閾值以上，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第2電平時，所述判定單元判 定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓比較電路發生了故障。
( 6 )在上述(I)中記載的電池監視裝置中，也可以在從所述電壓檢測電路輸入的電 壓檢測值小於閾值，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第I電平時，所述判定單元判定 為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓檢測電路發生了故障。
圖1是本實施方式的電池監視裝置A的概略結構圖。
圖2是電壓比較電路2A、2B的具體的電路結構例。
圖3A是表示電池監視裝置A的動作的第I時序圖。
圖3B是表示電池監視裝置A的動作的第2時序圖。
圖4是表示由CPU3執行的過充電判定處理的流程圖。
具體實施方式
以下，參照
本發明的一實施方式。
圖1是本實施方式的電池監視裝置A的概略結構圖。本電池監視裝置A監視構成 電池B的各電池單元C的充電狀態。如圖1所示，具有電壓檢測電路1A、1B、電壓比較電路 2A、2B以及CPU (中央處理單元)3。
構成電池B的各電池單元C被以多個電池單元為單位進行分組，電壓檢測電路IA 分別檢測屬於組Gl的電池單元C的電壓Vcell，並將其電壓檢測值Vca輸出給CPU3。此外， 電壓檢測電路IB分別檢測屬於組G2的電池單元C的電壓VcelI，並將其電壓檢測值Vcb輸 出給CPU3。這些電壓檢測電路1A、IB是具有A/D變換功能、與CPU3的通信功能等的專用的 IC晶片。
另外，在圖1中，為了便於說明，圖示了對本電池監視裝置A設置了兩個電壓檢測 電路1A、1B的狀態，但也可以根據構成電池B的電池單元C的總數(電池單元C的組數目)， 適當地變更電壓檢測電路的數目。
電壓比較電路2A分別比較屬於組Gl的電池單元C的電壓和閾值電壓Vth2，並對 CPU輸出如下的信號當電池單元C的電壓Vcell是閾值電壓Vth2以上時，成為第I電平 (例如高電平)，當電池單元C的電壓Vcell小於閾值電壓Vth2時，成為第2電平(例如低電 平)。電壓比較電路2B分別比較屬於組G2的電池單元C的電壓和閾值電壓Vth2，並對CPU3 輸出如下的信號當電池單元C的電壓Vcell是閾值電壓Vth2以上時，成為高電平，當電池 單元C的電壓Vcell小於閾值電壓Vth2時，成為低電平。
另外，在圖1中，為了便於說明，圖示了對本電池監視裝置A設置了兩個電壓比較 電路2A、2B的狀態，但也可以根據構成電池B的電池單元C的總數(電池單元C的組數目)， 適當地變更電壓比較電路的數目。
圖2表示電壓比較電路2A、2B的具體的電路結構例。如圖2所示，電壓比較電路2A、2B針對一個電池單元C具有兩個分壓電阻11、12、閾值電壓源13、以及比較器14。
分壓電阻11的一端連接到電池單元C的正極端子，其另一端連接到分壓電阻12 的一端以及比較器14的反相輸入端子。分壓電阻12的一端連接到分壓電阻11的另一端 以及比較器14的反相輸入端子，其另一端連接到電池單元C的負極端子以及閾值電壓源13 的負極端子。閾值電壓源13是產生閾值電壓Vth2的直流電壓源，其正極端子連接到比較 器14的正相輸入端子，其負極端子連接到分壓電阻12的另一端以及電池單元C的負極端 子。
比較器14對施加在反相輸入端子上的電壓(對電池單元C的電壓Vcell通過分壓 電阻11、12進行了電阻分壓後的電阻以下，稱為電阻分壓值Vcb)和施加在正相輸入端子 上的電壓(閾值電壓Vth2)進行比較，並對CPU3輸出在電阻分壓值Vcb是閾值電壓Vth2以 上的情況下成為高電平且在電阻分壓值Vcb小於閾值電壓Vth2時成為低電平的信號。
另外，為了便於說明，在圖2中圖示了對一個電池單元C設置分壓電阻11、12、閾值 電壓源13以及比較器14的狀態，但希望留意在電壓比較電路2A、2B中是針對各個電池單 元C分別設置分壓電阻11、12、閾值電壓源13以及比較器14的這一點。
此外，在電壓比較電路2A、2B中，也可以採用以下結構分壓電阻11、12、閾值電壓 源13以及比較器14僅設置一組，利用多路器將各電池單元C選擇性地連接到分壓電阻11、 12的結構。
回到圖1中，CPU3是根據存儲在非易失性存儲器(省略圖示)中的程序來執行規定 的處理的中央運算處理裝置。在從電壓檢測電路1A、IB輸入的各電池單元C的電壓檢測值 Vca是閾值Vthl以上的條件、以及從電壓比較電路2A、2B輸入的信號(比較器14的輸出信 號)是高電平的條件中的至少一個條件成立時，該CPU3判定為該條件成立的電池單元C處 於過充電狀態。
接著，詳細地說明如上述那樣構成的電池監視裝置A的動作。
首先，關注屬於組Gl的一個電池單元C，如圖3A所示的第I時序圖那樣，在電池B 開始充電之後，該電池單元C的電壓Vcel1、通過電壓檢測電路IA檢測到的電池單元C的電 壓檢測值Vca、以及電壓比較電路2A中的電阻分壓值Vcb以相同的變化率緩慢上升。
這裡，若電壓檢測電路IA發生了故障，則隨著電池單元C的電壓Vcell的上升，電 壓比較電路2A中的電阻分壓值Vcb也接著上升，但通過電壓檢測電路IA檢測到的電池單 元C的電壓檢測值Vca會從某個時刻開始緩慢下降。
此時，在電阻分壓值Vcb成為閾值電壓Vth2以上的時刻(電池單元C的電壓Vcell 成為過充電閾值Vth以上的時刻)，電壓比較電路2A的輸出信號(比較器14的輸出信號)會 從低電平反轉為高電平。即，在電壓檢測電路IA發生了故障時，在CPU3中無法正常地判定 電壓檢測值Vca是否成為了閾值Vthl以上，但是通過判定電壓比較電路2A的輸出信號是 否為高電平，能夠判定該電池單元C是否為過充電狀態。
另一方面，如圖3B所示的第2時序圖那樣，在電壓比較電路2A發生了故障時，隨 著電池單元C的電壓Vcell的上升，在通過電壓檢測電路IA檢測到的電池單元C的電壓檢 測值Vca也會接著上升，但電壓比較電路2A中的電阻分壓值Vcb會從某個時刻開始緩慢下 降。
此時，由於電壓比較電路2A的輸出信號(比較器14的輸出信號)維持低電平，因此在CPU3中無法正常地判定電壓比較電路2A的輸出信號是否為高電平，但由於在電池單元C 的電壓Vcell成為過充電閾值Vth以上的時刻，通過電壓檢測電路IA檢測到的電池單元C 的電壓檢測值Vca也成為閾值Vthl以上，因此通過在CPU3中判定電壓檢測值Vca是否成 為閾值Vthl以上，能夠判定該電池單元C是否為過充電狀態。
具體地說，CPU3以一定的採樣周期執行圖4的流程圖所示的各處理，從而判定電 池單元C是否為過充電狀態。如圖4所示，如果本次的採樣定時到來，則CPU3首先從電壓 檢測電路IA讀取電池單元C的電壓檢測值Vca (步驟SI)，判定電壓檢測值Vca是否為閾 值Vthl以上(步驟S2)。
當在上述步驟S2中為「是」時，由於電池單元C的電壓檢測值Vca為閾值Vthl以上 的條件、以及從電壓比較電路2A輸入的信號(比較器14的輸出信號)為高電平的條件中的 至少一個條件成立，因此CPU3判定為該條件成立的電池單元C處於過充電狀態(步驟S3)。
另一方面，當在上述的步驟S2中為「否」時，即電池單元C的電壓檢測值Vca小於 閾值Vthl時，CPU3讀取電壓比較電路2A的輸出信號(步驟S4)，判定電壓比較電路2A的輸 出信號是否為高電平(步驟S5)。
當在上述步驟S5中為「是」時，由於電池單元C的電壓檢測值Vca為閾值Vthl以上 的條件、以及從電壓比較電路2A輸入的信號(比較器14的輸出信號)為高電平的條件中的 至少一個條件成立，因此CPU3判定為該條件成立的電池單元C處於過充電狀態(步驟S3)。
另一方面，當在上述步驟S5中為「否」時，由於電池單元C的電壓檢測值Vca為閾 值Vthl以上的條件、以及從電壓比較電路2A輸入的信號(比較器14的輸出信號)為高電平 的條件均不成立，因此CPU3判定為該電池單元C的充電狀態正常(步驟S6)。
另外，CPU3對電壓檢測電路IB以及電壓比較電路2B也同樣進行上述的步驟 SrS6的處理。
如以上說明那樣，在本實施方式中，電壓檢測電路認(川)和電壓比較電路2麼(28) 中的其中一個發生故障，都能夠判定電池單元C是否處於過充電狀態。即使作為電壓檢測 電路IA (IB)而利用了專用的IC晶片，電壓比較電路2A (2B)也能夠通過比較器14等的 廉價的部件來實現。
即，根據本實施方式，不需要如以往那樣將電壓檢測電路IA (2A)雙重化，因此能 夠抑制部件成本、安裝空間以及消耗電流增加，防止由於電路故障而漏掉過充電單元。
另外，本發明並不限定於上述實施方式，可舉出以下的變形例。
(I)在上述實施方式中例示了僅判定電池單元C是否為過充電狀態的情況，但也 可以設置具有如下功能的CPU3 :當從電壓檢測電路IA (IB)輸入的電壓檢測值Vca為閾值 Vthl以上，且從電壓比較電路2A(2B)輸入的信號為低電平時，判定為電池單元C處於過充 電狀態，且判定為電壓比較電路2A (2B)發生了故障。
此外，也還可以對CPU3設置如下的功能在從電壓檢測電路IA (IB)輸入的電壓 檢測值Vca小於閾值Vthl，且從電壓比較電路2A (2B)輸入的信號為高電平時，判定為電池 單元C處於過充電狀態，且判定為電壓檢測電路IA (IB)發生了功能。
(2)在上述實施方式中，由於基於在每個採樣周期從電壓檢測電路IA (IB)獲得的 電池單元C的電壓檢測值Vca、以及電壓比較電路2A( 2B)的輸出信號，判定各電池單元C的 過充電狀態，因此無法比採樣周期早判定過充電狀態。因此，也可以設置如下功能的CPU3 作為與圖4所示的處理(用於確認兩個條件是否成立的處理)不同的處理，判定電壓比較電 路2A (2B)的輸出信號是否為高電平，僅通過其判定結果來判定過充電狀態。由此，能夠比 採樣周期早判定過充電狀態。
以上說明了本發明的優選的實施例，但本發明並不限定於這樣的實施例。在不脫 離本發明的宗旨的範圍內，能夠進行結構的附加、省略、置換、以及其他的變更。本發明並不 限定於上述的說明，僅限定於所附權利要求書。
權利要求
1.一種電池監視裝置，用於監視構成電池的各電池單元的充電狀態，其特徵在於，所述電池監視裝置包含 電壓檢測電路，分別檢測所述電池單元的電壓； 電壓比較電路，分別對所述電池單元的電壓與閾值電壓進行比較，輸出在所述電池單元的電壓是閾值電壓以上時成為第I電平且在所述電池單元的電壓小於閾值電壓時成為第2電平的信號；以及 判定單元，在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值為閾值以上的條件、以及從所述電壓比較電路輸入的信號為第I電平的條件中的至少一個條件成立時，判定為所述電池單元處於過充電狀態。
2.如權利要求1所述的電池監視裝置，其特徵在於， 作為與用於確認兩個所述條件是否成立的處理不同的處理，所述判定單元僅判定從所述電壓比較電路輸入的信號是否為第I電平，從而判定所述電池單元是否處於過充電狀態。
3.如權利要求2所述的電池監視裝置，其特徵在於， 在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值為閾值以上，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第2電平時，所述判定單元判定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓比較電路發生了故障。
4.如權利要求2所述的電池監視裝置，其特徵在於， 在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值小於閾值，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第I電平時，所述判定單元判定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓檢測電路發生了故障。
5.如權利要求1所述的電池監視裝置，其特徵在於， 在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值為閾值以上，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第2電平時，所述判定單元判定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓比較電路發生了故障。
6.如權利要求1所述的電池監視裝置，其特徵在於， 在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值小於閾值，且從所述電壓比較電路輸入的信號為第I電平時，所述判定單元判定為所述電池單元處於過充電狀態，且判定為所述電壓檢測電路發生了故障。
全文摘要
本發明涉及電池監視裝置，用於監視構成電池的各電池單元的充電狀態，其特徵在於，所述電池監視裝置包含電壓檢測電路，分別檢測所述電池單元的電壓；電壓比較電路，分別對所述電池單元的電壓與閾值電壓進行比較，輸出在所述電池單元的電壓是閾值電壓以上時成為第1電平且在所述電池單元的電壓小於閾值電壓時成為第2電平的信號；以及判定單元，在從所述電壓檢測電路輸入的電壓檢測值為閾值以上的條件、以及從所述電壓比較電路輸入的信號為第1電平的條件中的至少一個條件成立時，判定為所述電池單元處於過充電狀態。
文檔編號G01R31/36GK103033756SQ20121037117
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月28日 優先權日2011年10月7日
發明者鎌田誠二, 阿部秀文 申請人:株式會社京濱