電池組的總電壓檢測(cè)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種低成本、具有可靠性的電池組的總電壓檢測(cè)電路。在電池組（1）的＋端子與－端子之間連接有由電阻（11）、電阻（12）、電阻（13）及電阻（14）的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓電阻（20），并且，電阻（11）及電阻（12）的連接點(diǎn)借助緩沖電路（15）與差動(dòng)放大電路（17）的正相輸入側(cè)連接，電阻（13）及電阻（14）的連接點(diǎn)借助緩沖電路（16）與差動(dòng)放大電路（17）的反相輸入側(cè)連接，相對(duì)微機(jī)（8）的接地對(duì)電阻（12）及電阻（13）的連接點(diǎn)賦予恒定電位（2.5V），測(cè)定差動(dòng)放大電路（17）的輸出電壓。
【專(zhuān)利說(shuō)明】電池組的總電壓檢測(cè)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池組的總電壓檢測(cè)電路，尤其涉及一種對(duì)由連接在電池組的+端子與一端子之間的分壓電阻分壓后的電壓進(jìn)行測(cè)定的電池組的總電壓檢測(cè)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，以往在電車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)用的電池組中，利用了輸入與輸出絕緣的總電壓檢測(cè)電路。必須絕緣的原因在于，如果高電壓與車(chē)輛的底盤(pán)面(chassis ground)短路，則乘客有觸電的可能。因此，在電車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)中，利用高電阻將與車(chē)輛的底盤(pán)面連接的主控制電路和高電壓系統(tǒng)的電路絕緣。
[0003]圖2表示了這樣的電池組的總電壓檢測(cè)電路的一個(gè)例子。在圖2的電路中，利用電阻2和電阻3將電池組1的總電壓分壓為低電壓，成為Α/D轉(zhuǎn)換器4的輸入電壓。以基準(zhǔn)電壓源5為基準(zhǔn)電壓的Α/D轉(zhuǎn)換器4通過(guò)絕緣電壓6工作。Α/D轉(zhuǎn)換器4通過(guò)光耦合器7被絕緣，利用以與高電壓系統(tǒng)絕緣的電壓工作的微機(jī)8進(jìn)行動(dòng)作控制和數(shù)據(jù)通信。
[0004]而且，公開(kāi)了一種作為電池組的總電壓檢測(cè)電路，在電池組的+端子與一端子之間，連接有由高電阻R1、電阻Rml、電阻Rm2及高電阻R2的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓電阻，使電阻Rml與電阻Rm2的連接點(diǎn)(分壓電阻的中點(diǎn))接地，借助差動(dòng)放大電路來(lái)測(cè)定由分壓電阻分壓后的電壓的技術(shù)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。并且，還公開(kāi)了一種借助電阻將電池組的電壓變換為電流，一邊絕緣一邊進(jìn)行電壓一電流變換來(lái)測(cè)定的技術(shù)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。
[0005]【專(zhuān)利文獻(xiàn)1】特 開(kāi)2004- 219414號(hào)公報(bào)(參照?qǐng)D1)
[0006]【專(zhuān)利文獻(xiàn)2】特開(kāi)2001- 124805號(hào)公報(bào)(參照?qǐng)D1)
[0007]不過(guò)，在圖2所示的現(xiàn)有電池組的總電壓檢測(cè)電路中，需要與由絕緣電源和微機(jī)等構(gòu)成的主控制電路獨(dú)立的Α/D轉(zhuǎn)換器，存在著成本高的課題。而且，在上述公報(bào)的技術(shù)中，為了分壓到Α/D轉(zhuǎn)換器能夠測(cè)定的電壓，必須利用高電阻增大分壓比，該情況下，總電壓檢測(cè)端子(連接器)中流動(dòng)的電流減小，為了確保總電壓檢測(cè)端子的接點(diǎn)的可靠性，需要使用高成本的鍍金端子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明鑒于上述情況而提出，其目的在于，提供一種成本低、具有可靠性的電池組的總電壓檢測(cè)電路。
[0009]為了解決上述課題，本發(fā)明涉及一種電池組的總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，對(duì)與主控制電路絕緣的電池組的+端子與一端子間所連接的分壓電阻的中點(diǎn)，相對(duì)于所述主控制電路的接地賦予恒定電位，通過(guò)差動(dòng)放大電路測(cè)定由所述分壓電阻分壓后的電壓。
[0010]在本發(fā)明中，由于對(duì)電池組的+端子與一端子間所連接的分壓電阻的中點(diǎn)，相對(duì)主控制電路的接地賦予恒定電位，通過(guò)差動(dòng)放大電路測(cè)定由分壓電阻分壓后的電壓，所以，能夠不使用成本高的絕緣電源而檢測(cè)電池組的總電壓，并且，可以減小分壓電阻的中點(diǎn)相對(duì)接地的阻抗，能夠提高針對(duì)噪聲的可靠性。[0011]作為更具體的電池組的總電壓檢測(cè)電路的構(gòu)成，在與主控制電路絕緣的電池組的十端子與一端子之間，連接有由第一電阻、第二電阻、第三電阻及第四電阻的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓電阻，并且，所述第一電阻及第二電阻的連接點(diǎn)與差動(dòng)放大電路的正相輸入側(cè)連接，所述第三電阻及第四電阻的連接點(diǎn)與所述差動(dòng)放大電路的反相輸入側(cè)連接，相對(duì)所述主控制電路的接地對(duì)所述第二電阻及第三電阻的連接點(diǎn)賦予恒定電位，對(duì)所述差動(dòng)放大電路的輸出電壓進(jìn)行測(cè)定。
[0012]由于這樣的電池組的總電壓檢測(cè)電路被車(chē)載，所以，優(yōu)選主控制電路中具有對(duì)差動(dòng)放大電路進(jìn)行故障檢測(cè)的第一故障檢測(cè)部。其中，技術(shù)方案2以后的發(fā)明也起到上述作用、效果以外的作用、效果，針對(duì)這些內(nèi)容將在最佳實(shí)施方式中進(jìn)行詳細(xì)敘述。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，由于相對(duì)主控制電路的接地對(duì)電池組的+端子與一端子間所連接的分壓電阻的中點(diǎn)賦予恒定電位，通過(guò)差動(dòng)放大電路測(cè)定由分壓電阻分壓后的電壓，所以，能夠不利用成本高的絕緣電源而檢測(cè)出電池組的總電壓，并且可以減小分壓電阻的中點(diǎn)相對(duì)接地的阻抗，能夠得到可提高針對(duì)噪聲的可靠性的效果。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是能夠應(yīng)用本發(fā)明的實(shí)施方式的電池控制器的電路圖。
[0015]圖2是以往的電池控制器的電路圖。
[0016]圖3是表示使電池組的電壓變化，對(duì)微機(jī)的AD輸入電壓進(jìn)行了測(cè)定的結(jié)果的特性線圖。
[0017]圖4是表示將電池組的+端子接地時(shí)、和將電池組的一端子接地時(shí)的總電壓檢測(cè)特性的特性線圖。
[0018]圖5是其他實(shí)施方式的電池控制器的電路圖。
[0019]圖中:1 一電池組，8 —微機(jī)(主控制電路、第一故障檢測(cè)部、第二故障檢測(cè)部)，9、10 —開(kāi)關(guān)兀件，11 —電阻(電阻1)，12 —電阻(電阻2), 13 —電阻(電阻3), 14 —電阻(電阻4)，15 —緩沖電路(第一緩沖器)，16 —緩沖電路(第二緩沖器)，18 —緩沖電路(第三緩沖器)，17 一差動(dòng)放大電路，18 —電阻,20 一分壓電阻。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面參照附圖，對(duì)將本發(fā)明所涉及的電池組的總電壓電路，應(yīng)用到搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)的電池控制器的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0021](構(gòu)成)
[0022]如圖1所示，本實(shí)施方式的電池控制器大致由下述部件構(gòu)成:由與電池組1并聯(lián)連接的4個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電阻20、由緩沖電路15、16及差動(dòng)放大電路17構(gòu)成的差動(dòng)放大部、對(duì)分壓電阻20的中點(diǎn)賦予正的恒定電位的緩沖電路18、和作為主控制電路的微型機(jī)算計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為微機(jī))8。
[0023]在本實(shí)施方式中，電池組1通過(guò)串聯(lián)連接96個(gè)額定電壓為3.6V的鋰離子電池而構(gòu)成，電池組1的額定總電壓被設(shè)為345.6V。具體而言，使鋰離子電池以多個(gè)(例如4個(gè))為單位成組化、作為集合電池，通過(guò)將多個(gè)集合電池固定到電池箱內(nèi)進(jìn)行串聯(lián)連接，不僅確保了車(chē)載時(shí)的耐振構(gòu)造，而且確保了制造上的操作性與組裝的便利性。[0024]電池組1的+端子及一端子分別與鍍錫的總電壓檢測(cè)端子(連接器)連接，各總電壓檢測(cè)端子與電池控制器側(cè)的連接器連接。即，電池組1借助總電壓檢測(cè)端子與FET等開(kāi)關(guān)元件9、將電阻11、12、13、14串聯(lián)連接而構(gòu)成的分壓電阻20、和FET等開(kāi)關(guān)元件10的串聯(lián)電路連接。
[0025]這里，電阻11和電阻14是高電阻(本實(shí)施方式中分別為10ΜΩ )，電池組1的總電壓被分壓為低電壓。電阻12和電阻13是電壓測(cè)定(及分壓)用的電阻，在本實(shí)施方式中被設(shè)定為50kQ的值。因此，電池組1與電池控制器之間被5ΜΩ的絕緣電阻絕緣。而且，電阻11與電阻12、及電阻14與電阻13的分壓比為50/10.05，當(dāng)電池組1的總電壓為345.6V時(shí)，在電阻12及電阻13的兩側(cè)產(chǎn)生0.86V的電壓。
[0026]電阻18的一端與開(kāi)關(guān)元件9和電阻11的連接點(diǎn)連接，電阻18的另一端與電阻14和開(kāi)關(guān)元件10的連接點(diǎn)連接。即，電阻18與分壓電阻20并聯(lián)連接。電阻18具有在電池組1的總電壓測(cè)定時(shí)使總電壓檢測(cè)端子中流動(dòng)的電流增加的功能，在本實(shí)施方式中被設(shè)定為 200kΩ。
[0027]開(kāi)關(guān)元件9及開(kāi)關(guān)元件10的柵極分別與微機(jī)8的數(shù)字輸出端子1、2連接，在電池組1的總電壓測(cè)定時(shí)，通過(guò)從微機(jī)8向開(kāi)關(guān)元件9、10的柵極輸出2值高電平信號(hào)，將開(kāi)關(guān)兀件9、10控制為導(dǎo)通狀態(tài)。
[0028]在電阻12與電阻13的連接點(diǎn)連接著以單電源動(dòng)作的緩沖電路18的輸出，被賦予正的恒定電位。換言之，由電阻11?14構(gòu)成的分壓電阻20的中點(diǎn)被偏置為正。在本實(shí)施方式中，將該電壓設(shè)為以由兩個(gè)電阻構(gòu)成的分壓電路19對(duì)運(yùn)算放大器的工作電源進(jìn)行分壓后的值，動(dòng)作電源的電壓被設(shè)定為5V，分壓后的電壓(緩沖電路18的輸出電壓)被設(shè)定為
2.5V。
[0029]電阻11與電阻12的連接點(diǎn)借助緩沖電路15與差動(dòng)放大電路17的正相輸入側(cè)(借助電阻與差動(dòng)放大器的正相輸入端子)連接，電阻13與電阻14的連接點(diǎn)借助緩沖電路16與差動(dòng)放大電路17的反相輸入側(cè)(借助電阻與差動(dòng)放大器的反相輸入端子)連接。差動(dòng)放大電路17的輸出側(cè)與將基準(zhǔn)電壓源5作為基準(zhǔn)電壓的微機(jī)8的Α/D輸入端子1連接，通過(guò)微機(jī)8測(cè)定(檢測(cè))電池組1的總電壓。另外，緩沖電路15、16及差動(dòng)放大電路17中使用的運(yùn)算放大器也以單電源動(dòng)作，與上述的緩沖電路18的運(yùn)算放大器一并，采用了在一個(gè)封裝中內(nèi)置有4個(gè)運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)。
[0030]在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電壓源5的電壓為5V，差動(dòng)放大電路17的放大率被設(shè)定為2倍，向差動(dòng)放大電路17的正相輸入側(cè)輸入的電壓與向反相輸入側(cè)輸出的電壓之差的2倍的值，被施加給微機(jī)8的Α/D輸入端子1。在電池組1的總電壓為345.6V的情況下，向正相輸入端子輸入的電壓成為電阻11與電阻12的連接點(diǎn)的電壓(2.5V)和電阻12的兩端電壓(0.86V)之和的電壓(3.36V)，向反相輸入端子輸入的電壓成為電阻11與電阻12的連接點(diǎn)的電壓(2.5V)和電阻13的兩端電壓(0.86V)之差的電壓(1.64V)。由于差動(dòng)放大電路17的放大率被設(shè)定為2倍，所以，微機(jī)8的Α/D輸入端子1的電壓為3.36V。在微機(jī)8中內(nèi)置有以基準(zhǔn)電壓源5為基準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)作的Α/D轉(zhuǎn)換器，向Α/D輸入端子1輸入的模擬電壓被A/D轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字電壓，讀入到微機(jī)8的CPU中。另外，微機(jī)8和與混合動(dòng)力汽車(chē)的底盤(pán)同電位的地連接。
[0031]圖3表示了使電池組1的電壓變化，對(duì)向微機(jī)8的Α/D輸入端子1輸入的電壓進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果。在使電池組1的總電壓從50V變化到500V時(shí)，可以確認(rèn)Α/D輸入端子1被施加了計(jì)算那樣的電壓(電池組1的總電壓與Α/D輸入端子1的電壓處于線性關(guān)系)。
[0032]而且，如上所述使用的運(yùn)算放大器以單電源動(dòng)作，以輸入電壓從0V到電源電壓的電壓動(dòng)作。在本實(shí)施方式中，由于將動(dòng)作電源電壓的1/2的電壓設(shè)為電阻12與電阻13的連接點(diǎn)的電壓，所以，即使電池控制器(微機(jī)8)相對(duì)地的電位存在某種程度的變動(dòng)，只要在運(yùn)算放大器的動(dòng)作電壓范圍中，則能夠正常地測(cè)定電池組1的總電壓。
[0033]作為其例子，圖4表示了將電池組1的+端子接地的情況、和將電池組1的一端子接地的情況的總電壓檢測(cè)特性。如圖4所示，可以確認(rèn)在將電池組1的任意一個(gè)端子接地的情況下，都能夠正常檢測(cè)出電池組1的總電壓。在混合動(dòng)力汽車(chē)等的實(shí)際系統(tǒng)中，由于使用逆變器及電動(dòng)機(jī)作為電池組的負(fù)載的情況較多，所以，在電池組1的總電壓檢測(cè)端子，重疊相對(duì)地變動(dòng)某一程度的噪聲，但在本實(shí)施方式中，即使電池組1的總電壓檢測(cè)端子變動(dòng)到接地電位，也能夠測(cè)定正常的總電壓。
[0034]而且，如圖1所示，緩沖電路15的輸出端子(差動(dòng)放大電路17的正相輸入側(cè))與微機(jī)8的Α/D輸入端子2連接，緩沖電路16的輸出端子(差動(dòng)放大電路17的反相輸入側(cè))與微機(jī)的Α/D輸入端子3連接。并且，緩沖電路18的輸出端子(電阻12與電阻13的連接點(diǎn)、即分壓電阻20的中點(diǎn))與微機(jī)8的Α/D輸入端子4連接。與Α/D輸入端子1的情況相同，在微機(jī)8中內(nèi)置有以基準(zhǔn)電壓源5為基準(zhǔn)動(dòng)作的另外3個(gè)Α/D轉(zhuǎn)換器，向Α/D輸入端子2?4輸入的模擬電壓被3個(gè)Α/D轉(zhuǎn)換器分別變換為數(shù)字電壓，讀取到微機(jī)8的CPU中。
[0035]另外，在微機(jī)8中內(nèi)置有2個(gè)數(shù)字輸出端口，這些數(shù)字輸出端口分別向上述的數(shù)字輸出端口端子1、2輸出高電平或低電平的2值信號(hào)。其中，微機(jī)8具有能夠與控制混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)等的上位控制裝置通信的接口，根據(jù)上位控制裝置的指示或按規(guī)定時(shí)間，向上位控制裝置報(bào)知電池組1的總電壓。
[0036](動(dòng)作)
[0037]接著，以微機(jī)8的CPU (以下簡(jiǎn)單稱(chēng)作CPU)為主體，對(duì)本實(shí)施方式的電池控制器的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0038]<電池組的總電壓測(cè)定>
[0039]當(dāng)測(cè)定電池組1的總電壓時(shí)，CPU通過(guò)使數(shù)字輸出端子1、2成為高電平、將開(kāi)關(guān)元件9、10控制為導(dǎo)通狀態(tài)，取入與Α/D輸入端子1連接的Α/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字電壓值，按規(guī)定時(shí)間(例如每5?20ms)測(cè)定電池組1的總電壓。然后，將行駛中或行駛前測(cè)定的電池組1的總電壓值按規(guī)定時(shí)間向上位控制裝置報(bào)知。上位控制裝置根據(jù)被報(bào)知的電池組1的總電壓值進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩運(yùn)算等，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的逆變器的控制與發(fā)動(dòng)機(jī)控制。
[0040]在車(chē)輛運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束之后，結(jié)束電池組1的總電壓的測(cè)定，CPU使數(shù)字輸出端子1、2為低電平，將開(kāi)關(guān)元件9、10控制為斷開(kāi)狀態(tài)。
[0041]〈故障檢測(cè)〉
[0042]而且，CPU按規(guī)定時(shí)間(5ms?20ms)進(jìn)行(1)差動(dòng)放大電路17及(2)偏置電位輸出電路(緩沖電路18及分壓電路19)的故障檢測(cè)。
[0043]CPU借助內(nèi)置的Α/D轉(zhuǎn)換器對(duì)差動(dòng)放大電路17的正相及反相輸入側(cè)的輸入電壓值(緩沖電路15、16的輸出電壓)和輸出電壓值進(jìn)行檢測(cè)(測(cè)定)，運(yùn)算出(差動(dòng)放大電路17的輸出電壓值)/{(正相輸入側(cè)的輸入電壓值)一(反相輸入側(cè)的輸入電壓值)}的值，并判斷運(yùn)算出的值是否在差動(dòng)放大電路17的規(guī)定放大率(本實(shí)例中為2倍)的范圍內(nèi)。在為肯定判斷的情況下(屬于范圍內(nèi)的情況)，判定為差動(dòng)放大電路17正在正常工作，在為否定判斷的情況下(屬于范圍外的情況)，判定為差動(dòng)放大電路17發(fā)生故障。
[0044]而且，CPU借助內(nèi)置的Α/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)(測(cè)定)緩沖電路18的輸出電壓，判定其是否在規(guī)定的范圍內(nèi)(例如小于2.0V)。在為肯定判斷的情況下(屬于范圍內(nèi)的情況)，判定為偏置電位輸出電路正在正常工作，在為否定判斷的情況下(屬于范圍外的情況)，判定為偏置電位輸出電路(尤其是緩沖電路18)發(fā)生故障。
[0045]如上所述，可每隔5?20ms進(jìn)行(1)差動(dòng)放大電路17及(2)偏置電位輸出電路的故障檢測(cè)。不過(guò)，當(dāng)在一次的故障檢測(cè)中不斷定為故障，例如在連續(xù)100ms以?xún)?nèi)連續(xù)判定為多次故障時(shí)，向上位控制裝置報(bào)告(1)差動(dòng)放大電路17發(fā)生故障、或(2)偏置電位輸出電路發(fā)生故障。接收到該報(bào)告的上位控制裝置通過(guò)將該內(nèi)容顯示于控制面板(installmentpanel)、或根據(jù)需要用聲音發(fā)出警告，來(lái)引起駕駛員的注意。
[0046](效果等)
[0047]接著，對(duì)本實(shí)施方式的電池控制器的作用/效果等進(jìn)行說(shuō)明。
[0048]本實(shí)施方式的電池控制器中，在電池組1的+端子與一端子之間連接有由電阻
11、電阻12、電阻13及電阻14的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓電阻20，并且，電阻11及電阻12的連接點(diǎn)借助緩沖電路15與差動(dòng)放大電路17的正相輸入側(cè)連接，電阻13及電阻14的連接點(diǎn)借助緩沖電路16與差動(dòng)放大電路17的反相輸入側(cè)連接，相對(duì)微機(jī)8的接地對(duì)電阻12及電阻13的連接點(diǎn)(分壓電阻20的中點(diǎn))賦予恒定電位(2.5V)，測(cè)定了差動(dòng)放大電路17的輸出電壓。因此，能夠不使用高成本的絕緣電源而利用微機(jī)8中內(nèi)置的Α/D轉(zhuǎn)換器檢測(cè)電池組的總電壓，可實(shí)現(xiàn)成本降低。并且，由于Α/D轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電源可與微機(jī)8的基準(zhǔn)電源5共用，所以，不需要專(zhuān)用的基準(zhǔn)電壓源作為電池組的總電壓測(cè)定電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可大幅削減部件數(shù)和成本。
[0049]而且，由于電阻11與電阻12的連接點(diǎn)借助緩沖器15與差動(dòng)放大電路17的正相輸入側(cè)連接，電阻13及電阻14的連接點(diǎn)借助緩沖器16與差動(dòng)放大電路17的反相輸入側(cè)連接，所以，即使在差動(dòng)放大電路17的輸入阻抗低的情況下，也能夠防止在電池組1的總電壓測(cè)定中產(chǎn)生誤差。因此，在差動(dòng)放大電路17的輸入阻抗十分高的情況下，例如當(dāng)差動(dòng)放大電路17是內(nèi)置了緩沖電路15、16的類(lèi)型時(shí)，不需要裝入緩沖器15、16。不過(guò)，就目前的情況而言，內(nèi)置有緩沖器的差動(dòng)放大電路成本高。
[0050]并且，由于在緩沖電路15、16、差動(dòng)放大電路17及緩沖電路18中利用了以單電源工作的通用運(yùn)算放大器，所以，可實(shí)現(xiàn)成本的降低。且由于在這些電路中利用了一個(gè)封裝中內(nèi)置了 4個(gè)的通用運(yùn)算放大器，所以，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本。
[0051]另外，由于利用緩沖器18對(duì)分壓電阻20的中點(diǎn)(電阻12與電阻13的連接點(diǎn))賦予正的恒定電位(2.5V)，所以，可以減小電阻12與電阻13的連接點(diǎn)相對(duì)接地的阻抗，不易受到噪聲的影響、能夠確保穩(wěn)定的動(dòng)作。此外，在混合動(dòng)力汽車(chē)的用途中，電池控制器被要求相對(duì)由逆變器或電機(jī)引起的噪聲具有可靠性(動(dòng)作的準(zhǔn)確性)。
[0052]并且，在分壓電阻20上并聯(lián)連接有具有比分壓電阻的電阻值小的電阻值(200kΩ )的電阻18。在沒(méi)有并聯(lián)連接電阻18的情況下，當(dāng)電池組1的總電壓為345.6V時(shí)，總電壓檢測(cè)端子中流過(guò)的電流為17 μ Α,非常小，導(dǎo)致總電壓檢測(cè)端子的接點(diǎn)的可靠性存在問(wèn)題，接點(diǎn)必須使用昂貴的鍍金部件。與之相對(duì)，在并聯(lián)連接了電阻18的情況下，總電壓檢測(cè)端子中流動(dòng)的電流為1.7mA這樣大的值，即使總電壓檢測(cè)端子如本實(shí)施方式這樣使用了低成本的鍍錫部件等，接點(diǎn)的可靠性也不存在問(wèn)題。
[0053]另一方面，由于在電池組1的總電壓測(cè)定時(shí)，將開(kāi)關(guān)元件9、10控制為接通狀態(tài)，所以，在總電壓測(cè)定時(shí)以外(尤其是混合動(dòng)力汽車(chē)停車(chē)時(shí))，能夠極力抑制來(lái)自電池組1的放電。
[0054]而且，本實(shí)施方式的電池控制器具有對(duì)(1)差動(dòng)放大電路17及(2)偏置電位輸出電路的故障進(jìn)行自檢測(cè)的功能。因此，即使被搭載到混合動(dòng)力汽車(chē)等移動(dòng)體中，也能夠確保安全性、可靠性。
[0055]另外，在本實(shí)施方式中舉例說(shuō)明了利用以單電源動(dòng)作的運(yùn)算放大器的情況，但也可以使用以正負(fù)的雙電源動(dòng)作的運(yùn)算放大器，將電阻12與電阻13的連接點(diǎn)的電壓設(shè)為接地電位。圖5表示該請(qǐng)況的電路圖。在圖5的例子中，相對(duì)于圖1刪除了緩沖電路18和分壓電路19，將電阻12與電阻13的連接點(diǎn)接地。這樣的電池控制器也會(huì)起到與圖1所示的電池控制器同樣的作用、效果。
[0056]因此，下述等技術(shù)方案也可以包含在權(quán)利要求的范圍中:(a) “一種電池組的總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，在與主控制電路絕緣的電池組的+端子與一端子之間，連接有由電阻1、電阻2、電阻3及電阻4的串聯(lián)電路構(gòu)成的分壓電阻，并且，所述電阻1及電阻2的連接點(diǎn)與差動(dòng)放大電路的正相輸入側(cè)連接，所述電阻3及電阻4的連接點(diǎn)與所述差動(dòng)放大電路的反相輸入側(cè)連接，將所述電阻2及電阻3的連接點(diǎn)設(shè)為接地電位，對(duì)所述差動(dòng)放大電路的輸出電壓進(jìn)行測(cè)定?！?(b) “根據(jù)(a)所述的電池組的總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述差動(dòng)放大電路具有緩沖器和差動(dòng)放大器?！?(c) “根據(jù)(b)所述的電池組的總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述電阻1及電阻2的連接點(diǎn)與第一緩沖器的輸入端子連接，所述電阻3及電阻4的連接點(diǎn)與第二緩沖器的輸入端子連接，所述第一及第二緩沖器的輸出端子分別與所述差動(dòng)放大器的正相輸入端子及反相輸入端子連接?！?(d) “根據(jù)(c)所述的電池組的總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一及第二緩沖器、以及所述差動(dòng)放大器由以正負(fù)的雙電源工作的運(yùn)算放大器構(gòu)成。”。
[0057]而且，在本實(shí)施方式中針對(duì)主控制電路舉例說(shuō)明了微機(jī)8，但本發(fā)明不限定于此，例如也可以由含有I/O或邏輯電路的硬件構(gòu)成主控制電路。
[0058]并且，在本實(shí)施方式中，舉例說(shuō)明了將電池組的總電壓檢測(cè)電路應(yīng)用到搭載于混合動(dòng)力汽車(chē)(移動(dòng)體)的電池控制器中的情況，但本發(fā)明當(dāng)然不限定于此。例如，還能夠在放置用的蓄電系統(tǒng)中應(yīng)用。進(jìn)而，這樣的蓄電系統(tǒng)例如也可以對(duì)由太陽(yáng)能發(fā)電或風(fēng)力發(fā)電而產(chǎn)生的電力進(jìn)行蓄電。另外，在本發(fā)明中舉例說(shuō)明了構(gòu)成電池組的單電池采用鋰離子電池的情況，但本發(fā)明不限定于此。例如也可以使用鎳氫電池等。
[0059]工業(yè)上的可利用性
[0060]本發(fā)明由于提供一種低成本且有可靠性的電池組的總電壓檢測(cè)電路，所以有助于電池組的總電壓檢測(cè)電路的制造、銷(xiāo)售，具有工業(yè)上的可利用性。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組總電壓檢測(cè)電路,其對(duì)多個(gè)電池相連接而構(gòu)成的電池組的總電壓進(jìn)行檢測(cè)，所述電池組總電壓檢測(cè)電路的特征在于，包括:主控制電路，具備以正的單電源進(jìn)行工作的Α/D轉(zhuǎn)換器；分壓電阻，連接在與所述主控制電路絕緣的所述電池組的正極端子與負(fù)極端子之間；差動(dòng)放大電路，由第一緩沖器、第二緩沖器和差動(dòng)放大器構(gòu)成，對(duì)由所述分壓電阻分壓后的電壓進(jìn)行放大并輸出到所述Α/D轉(zhuǎn)換器，并且，所述第一緩沖器、所述第二緩沖器和所述差動(dòng)放大器由以正的單電源進(jìn)行工作的運(yùn)算放大器構(gòu)成；和第三緩沖器，由以正的單電源進(jìn)行工作的運(yùn)算放大器構(gòu)成，且對(duì)所述分壓電阻的中點(diǎn)施加偏置電壓，所述偏置電壓相對(duì)于所述主控制電路的接地而言為恒定的正電位，且是基于所述運(yùn)算放大器的工作電壓而設(shè)定的，從所述差動(dòng)放大電路輸出且輸入到所述Α/D轉(zhuǎn)換器的電壓是與所述電池組的總電壓的變化相對(duì)應(yīng)，在所述運(yùn)算放大器的工作電壓范圍進(jìn)行變化的電壓，所述主控制電路將通過(guò)所述第三緩沖器而中點(diǎn)被偏置為正的所述分壓電阻所分壓后的電壓，經(jīng)由所述差動(dòng)放大電路而輸入所述Α/D轉(zhuǎn)換器，來(lái)測(cè)定所述電池組的總電壓，將所述第一緩沖器的輸出電壓、所述第二緩沖器的輸出電壓和所述偏置電壓輸入所述Α/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述第一緩沖器的輸出電壓、所述第二緩沖器的輸出電壓和所述偏置電壓進(jìn)行測(cè)定，并基于所測(cè)定的所述總電壓、所測(cè)定的所述第一緩沖器的輸出電壓、所測(cè)定的所述第二緩沖器的輸出電壓和所測(cè)定的所述偏置電壓來(lái)診斷總電壓檢測(cè)電路的故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一緩沖器、所述第二緩沖器、所述第三緩沖器及所述差動(dòng)放大器采用了在一個(gè)封裝中內(nèi)置有多個(gè)的運(yùn)算放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，在所述分壓電阻上并聯(lián)連接有電阻值比該分壓電阻的電阻值小的電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，在所述電池組的正極端子與所述分壓電阻之間以及在所述電池組的負(fù)極端子與所述分壓電阻之間分別插入有開(kāi)關(guān)元件，在所述電池組的總電壓測(cè)定時(shí)，將所述開(kāi)關(guān)元件控制為接通狀態(tài)，將通過(guò)所述第三緩沖器而中點(diǎn)被偏置為正的所述分壓電阻所分壓后的電壓，經(jīng)由所述差動(dòng)放大電路而輸入到所述Α/D轉(zhuǎn)換器，來(lái)測(cè)定所述電池組的總電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述主控制電路具有第一故障檢測(cè)部，該第一故障檢測(cè)部基于所測(cè)定的所述第一緩沖器的輸出電壓和所測(cè)定的所述第二緩沖器的輸出電壓之差與所測(cè)定的所述總電壓的比率是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，來(lái)進(jìn)行所述差動(dòng)放大電路的故障檢測(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述主控制電路具有第二故障檢測(cè)部，該第二故障檢測(cè)部基于所測(cè)定的所述偏置電壓是否在規(guī)定的范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行所述第三緩沖器的故障檢測(cè)。
7.一種電池組總電壓檢測(cè)電路，其對(duì)多個(gè)電池相連接而構(gòu)成的電池組的總電壓進(jìn)行檢測(cè)，所述電池組總電壓檢測(cè)電路的特征在于，包括:主控制電路，具備以正的單電源進(jìn)行工作的A/D轉(zhuǎn)換器；分壓電阻，連接在與所述主控制電路絕緣的所述電池組的正極端子與負(fù)極端子之間，由第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻的串聯(lián)連接電路構(gòu)成；差動(dòng)放大電路，由第一緩沖器、第二緩沖器和差動(dòng)放大器構(gòu)成，對(duì)由所述分壓電阻分壓后的電壓進(jìn)行放大并輸出到所述Α/D轉(zhuǎn)換器，并且，所述第一緩沖器、所述第二緩沖器和所述差動(dòng)放大器由以正的單電源進(jìn)行工作的運(yùn)算放大器構(gòu)成；和第三緩沖器，由以正的單電源進(jìn)行工作的運(yùn)算放大器構(gòu)成，且對(duì)所述第二電阻和所述第三電阻的連接點(diǎn)施加偏置電壓，所述第一電阻和所述第二電阻的連接點(diǎn)被連接在所述差動(dòng)放大器的正相輸入側(cè)，所述第三電阻和所述第四電阻的連接點(diǎn)被連接在所述差動(dòng)放大器的反相輸入側(cè)，所述偏置電壓相對(duì)于所述主控制電路的接地而言為恒定的正電位，且是基于所述運(yùn)算放大器的工作電壓而設(shè)定的，從所述差動(dòng)放大電路輸出且輸入到所述Α/D轉(zhuǎn)換器的電壓是與所述電池組的總電壓的變化相對(duì)應(yīng)，在所述運(yùn)算放大器的工作電壓范圍進(jìn)行變化的電壓，所述主控制電路將通過(guò)所述第三緩沖器而所述第二電阻和所述第三電阻的連接點(diǎn)被偏置為正的所述分壓電阻的、所述第一電阻和所述第二電阻的連接點(diǎn)與所述第三電阻和所述第四電阻的連接點(diǎn)之間的電壓差，經(jīng)由所述差動(dòng)放大電路而輸入所述Α/D轉(zhuǎn)換器，來(lái)測(cè)定所述電池組的總電壓，將所述第一緩沖器的輸出電壓、所述第二緩沖器的輸出電壓和所述偏置電壓輸入所述Α/D轉(zhuǎn)換器，對(duì)所述第一緩沖器的輸出電壓、所述第二緩沖器的輸出電壓和所述偏置電壓進(jìn)行測(cè)定，并基于所測(cè)定的所述總電壓、所測(cè)定的所述第一緩沖器的輸出電壓、所測(cè)定的所述第二緩沖器的輸出電壓和所測(cè)定的所述偏置電壓來(lái)診斷總電壓檢測(cè)電路的故障。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一電阻和所述第二電阻的連接點(diǎn)與所述第一緩沖器的輸入端子連接，所述第三電阻和所述第四電阻的連接點(diǎn)與所述第二緩沖器的輸入端子連接，所述第一緩沖器的輸出端子與所述差動(dòng)放大器的正相輸入端子連接，所述第二緩沖器的輸出端子與所述差動(dòng)放大器的反相輸入端子連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一緩沖器、所述第二緩沖器、所述第三緩沖器以及所述差動(dòng)放大器采用了在一個(gè)封裝中內(nèi)置有多個(gè)的運(yùn)算放大器。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，在所述電池組的正極端子與所述第一電阻之間以及在所述電池組的負(fù)極端子與所述第四電阻之間分別插入第一開(kāi)關(guān)元件及第二開(kāi)關(guān)元件，在所述第一開(kāi)關(guān)元件和所述第一電阻的連接點(diǎn)、與所述第二開(kāi)關(guān)元件和所述第四電阻的連接點(diǎn)之間，并聯(lián)連接有電阻值比所述第一電阻至第四電阻的總電阻值小的電阻，在所述電池組的總電壓測(cè)定時(shí)，將所述第一開(kāi)關(guān)元件及所述第二開(kāi)關(guān)元件控制為接通狀態(tài)，將通過(guò)所述第二緩沖器而所述第二電阻和所述第三電阻的連接點(diǎn)被偏置為正的所述分壓電阻的、所述第一電阻和所述第二電阻的連接點(diǎn)與所述第三電阻和所述第四電阻的連接點(diǎn)之間的電壓差，經(jīng)由所述差動(dòng)放大電路而輸入所述Α/D轉(zhuǎn)換器，來(lái)測(cè)定所述電池組的總電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述主控制電路具有第一故障檢測(cè)部，該第一故障檢測(cè)部基于所測(cè)定的所述第一緩沖器的輸出電壓和所測(cè)定的所述第二緩沖器的輸出電壓之差與所測(cè)定的所述總電壓的比率是否在規(guī)定的范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行所述差動(dòng)放大電路的故障檢測(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求5或11所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第一故障檢測(cè)部在(所測(cè)定的所述總電壓)/{(所測(cè)定的所述第一緩沖器的輸出電壓)-(所述第二緩沖器的輸出電壓)}所得到的值在所述差動(dòng)放大電路的規(guī)定放大率的范圍外的情況下，判斷所述差動(dòng)放大電路發(fā)生故障。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或11所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述主控制電路還具有第二故障檢測(cè)部，該第二故障檢測(cè)部基于所測(cè)定的所述偏置電壓是否在規(guī)定的范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行所述第三緩沖器的故障檢測(cè)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6或13所述的電池組總電壓檢測(cè)電路，其特征在于，所述第二故障檢測(cè)部在所測(cè)定的所述偏置電壓為規(guī)定范圍外的情況下，判斷為所述第三緩沖器發(fā)生故 障。
【文檔編號(hào)】G01R19/25GK103743943SQ201310743519
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2008年3月27日
【發(fā)明者】工藤彰彥, 菊地睦, 長(zhǎng)岡正樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所, 日立車(chē)輛能源株式會(huì)社