CN103403559B - 电压检测装置和减少暗电流分散的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电压检测装置，所述电压检测装置包括多个电压检测单元，每个电压检测单元检测在蓄电池模块中每个区块中的多个电池的电池电压。每个区块包括串联连接的多个电池。多个电压检测单元分别经由连接于区块的电源线被供电。多个电压检测单元分别具有多个增流单元，用于增加暗电流，使得流过电源线的暗电流分别变为相同目标值。

Description

电压检测装置和减少暗电流分散的方法

技术领域

本发明涉及一种电压检测装置，所述电压检测装置用于检测在蓄电池模块中每个区块处电池电压，所述蓄电池模块划分为多个区块，每个区块构成为包括串联连接的多个电池，并且本发明还涉及一种减少暗电流分散的方法。

背景技术

通常，通过串联连接多个单元电池（每个单元电池由二次电池形成）形成的二次电池（蓄电池模块）划分为多个区块，每个区块包括多个电池，并且电压检测装置包括多个电压检测单元，每个电压检测单元检测每个区块处电池电压（参见图1）。

图8为示出现有技术电压检测单元结构的图示。电压检测单元100由高压侧电路110和低压侧电路120构成。高压侧电路连接到由二次电池形成的区块150并且经由电源线155被提供来自区块150的电力。低压侧电路连接到点火开关141并且经由点火开关141被供电。

高压侧电路110具有电压检测电路111、5伏特电源电路112、逻辑电路113和绝缘通信IC114。低压侧电路120具有5伏特电源电路121、CPU122和接口（I/F）123。

在点火开关141的接通状态下，在低压侧电路120中，由5伏特电源电路121驱动的CPU122经由绝缘通信IC114指示区块150内每个电池的电压检测。在高压侧电路110中，电压检测电路111根据指示来检测区块150内每个电池的电压。

当点火开关141断开并且电源中断时，在低压侧电路120中，流过点火开关141的电流（暗电流）值变为0。同时，高压侧电路110也转入睡眠状态。

作为这种类型的现有技术，PTL（专利文献）1公开了具有大压降比的二次电池连接到具有小暗电流的电池控制电路，同时具有小压降比的二次电池连接到具有大暗电流的电池控制电路，由此每个二次电池的压降比被电池控制电路的暗电流的压降比吸收，从而减少分散程度。

PTL2公开了在差分放大器划分为群组并且群组彼此绝缘的情况下，控制电源分别连接于电源输入端子与接地端子之间，从而减少暗电流分散程度。

PTL3公开了作为一个单元的蓄电池单元由作为成对的电池监控IC芯片和控制IC芯片控制。

引文列表

专利文献

【PTL1】JP-A-2002-199601

【PTL2】JP-A-11-113182

【PTL3】JP-A-2008-148553

发明内容

技术问题

然而，上述现有技术的每个电压检测装置具有以下问题。如上所述，当点火开关断开时，高压侧电路也转入睡眠状态。在这种情况下，由于高压侧电路内各元件的泄漏电流或者高压侧电路内电路一部分的工作电流，少量电流（暗电流）从二次电池流出。因为该暗电流在每个电压检测单元处有所不同，所以当睡眠状态长时间持续时，二次电池的各区块的电压分散。

本发明鉴于现有技术的上述情况而作出，并且本发明目的是提供一种电压检测装置和减少暗电流分散的方法，每个都能够减少电压检测单元之间的暗电流分散程度，并且即使当睡眠状态长时间持续时，也将各区块之间的电压分散抑制为小程度。

问题的解决方案

为了实现以上目的，根据本发明，提供电压检测装置，所述电压检测装置包括：

多个电压检测单元，每个该电压检测单元检测在蓄电池模块中每个区块内的多个电池的电池电压，所述每个区块包括串联连接的多个电池，

其中，所述多个电压检测单元经由连接于所述区块的电源线被分别供电；并且

其中，所述多个电压检测单元分别设置有多个增流单元，该多个增流单元用于增加暗电流，使得流过所述电源线的所述暗电流分别变为相同目标值。

因此，电压检测单元之间的暗电流分散程度能够减少，并且即使当睡眠状态长时间持续时，各区块之间的电压分散也被抑制为小程度。

优选地，每个所述增流单元是具有一端和另一端的电阻器；所述电阻器的一端连接到与对应的所述区块的一端相连的电源线；并且所述电阻器的另一端保持为与对应的所述区块的另一端相同的电压。因此，能够容易地增加暗电流。

优选地，每个电压检测单元包括恒压电源电路，每个增流单元是具有一端和另一端的电阻器，所述电阻器的一端连接到恒压电源电路的输出端子，并且所述电阻器的另一端保持为预定电压。因此，即使当区块电压变化时，流过暗电流调整电阻器的暗电流值也变为恒定且稳定。

优选地，电阻器是电阻值可调的可变电阻器。因此，暗电流调整程序能够容易地执行。

优选地，所述电压检测装置还包括：

暗电流调整单元，该暗电流调整单元调整流过所述多个电压检测单元的暗电流，

其中，所述暗电流调整单元包括：

多个电流检测单元，该多个电流检测单元分别检测流过所述多个电压检测单元的暗电流；

目标值设定单元，该目标值设定单元基于由所述多个电流检测单元检测到的暗电流来设定目标值；和

电流控制单元，该电流控制单元控制所述多个增流单元，使得流过所述多个电压检测单元的每个暗电流变为所述目标值。因此，因为暗电流值能够在任意时间自动调整而无需人工辅助，所以各区块之间的暗电流分散能够被抑制为小程度。

优选地，所述目标值被设定为在未设置所述增流单元的情况下暗电流的最大值或者超过该最大值的值。因此，各电压检测单元的暗电流能够被确定地设定为相同目标值。

根据本发明，还提供一种减少流过多个电压检测单元的暗电流的分散的方法，每个该电压检测单元检测在蓄电池模块中每个区块内的多个电池的电池电压，所述每个区块包括串联连接的所述多个电池，所述方法包括以下步骤：

检测流过所述多个电压检测单元的所述暗电流，所述多个电压检测单元分别经由连接于所述区块的电源线被供电；

基于所检测的暗电流，设定目标值；并且

通过多个增流单元，调整流过所述多个电压检测单元的暗电流，使得流过所述电源线的暗电流变为相同目标值；其中所述多个增流单元分别设置于所述多个电压检测单元中，用于增加流过所述多个电压检测单元的暗电流。因此，各电压检测单元之间的暗电流分散程度能够减少，并且即使当睡眠状态长时间持续时，各区块之间的电压分散也能够被抑制为小程度。

本发明有益效果

根据本发明，因为多个电压检测单元分别具有多个增流单元，用于增加暗电流，使得流过电源线的每个暗电流变为相同目标值。因此，电压检测单元之间的暗电流分散程度能够减少，并且即使当睡眠状态长时间持续时，各区块之间的电压分散也能够被抑制为小程度。

附图说明

图1为示出根据第一实施例的电压检测装置的结构的图。

图2为示出电压检测单元结构的图。

图3为示出当高压侧电路转入睡眠状态时暗电流从区块流出的电压检测单元的等效电路的图。

图4A和图4B为示出与各电压检测单元对应的暗电流大小的图表。

图5为示出第二实施例的电压检测单元的结构的图。

图6为示出第三实施例的电压检测装置的结构的图。

图7为示出暗电流调整器件中暗电流调整操作的流程图。

图8为示出现有技术的电压检测单元的结构的图。

参考符号列表

1 电压检测装置

5 蓄电池模块

10 电压检测单元

20 高压侧电路

21 电压检测电路

22 5伏特电源电路

23 逻辑电路

24 绝缘通信IC

25 暗电流调整电阻器

30 低压侧电路

31 5伏特电源电路

32 CPU

33 接口(I/F)

45 暗电流调整电阻器

50 区块

51 电池

55 电源线

80 暗电流调整器件

84 输入部

85 控制部

86 输出部

90 电流测量部

91 安培计

92 开关

96 暗电流调整电阻器

具体实施方式

将参照附图来说明根据本发明实施例的电压检测装置和减少暗电流分散的方法。

（第一实施例）

图1为示出根据第一实施例的电压检测装置的结构的图。

蓄电池模块5是由串联连接的多个电池区块50（图1中从区块1到区块n的n个区块）形成的集合体，每个电池区块由多个作为二次电池的单元电池（图1中从电池1到电池m的m个电池）形成。

电压检测装置1包括分别与多个电池区块50对应的多个电压检测单元10。电压检测单元10检测区块50内每个电池51的电压（电池电压）。在图1的第一实施例中，虽然每个区块50构成为包括m个电池，但是即使各区块50内电池数目不同，本发明也能够实现。

图2为示出电压检测单元结构的图。电压检测单元10由高压侧电路20和低压侧电路30构成。高压侧电路连接到区块50并且经由电源线55被提供来自区块50的电力。低压侧电路连接到点火开关41并且经由点火开关41被提供来自电源的电力。

高压侧电路20具有电压检测电路21、5伏特电源电路22、逻辑电路23和绝缘通信IC24。低压侧电路30具有5伏特电源电路31、CPU32和接口（I/F）33。高压侧电路20与低压侧电路30之间的通信经由绝缘通信IC24进行。

高压侧电路20具有暗电流调整电阻器25，暗电流调整电阻器25的一端连接到电源线55，电源线55从区块50连接到高压侧电路20，并且暗电流调整电阻器25的另一端接地。如下所述，暗电流调整电阻器25（增流单元）进行调整（增加）电压检测单元10的暗电流，即，从区块50流入高压侧电路20的暗电流。在本实施例中，暗电流调整电阻器由具有恒定电阻值的固定电阻器形成。

暗电流调整电阻器可装接到高压侧电路20，以便可自由交换或者可固定到高压侧电路20。

此外，可以设置电阻值能够通过工人自由改变的半固定电阻器来替代固定电阻器。

当点火开关41接通时，在低压侧电路30中，由5伏特电源电路31驱动的CPU32经由绝缘通信IC24指示高压侧电路20以检测区块50内每个电池的电压。高压侧电路20根据指示来检测区块内每个电池的电压。

电压检测电路21具有分别连接到多个电池的多个A/D转换器（未示出）。电压检测电路将由A/D转换器这样转换的电池电压转换为数字值并且输出。从电压检测电路21这样输出的电池电压经由逻辑电路23和绝缘通信IC24被CPU32读取，而后经由接口33输出到外部。

另一方面，当点火开关41断开并且对低压侧电路30电源供应中断时，在低压侧电路30中，因为电流不流过点火开关41，所以暗电流值变为0。当低压侧电路30处于睡眠状态时，高压侧电路20也转入睡眠状态。

图3为示出在当高压侧电路转入睡眠状态时暗电流从区块流出的情况下电压检测单元的等效电路的图。图中，R表示除暗电流调整电阻器25外电压检测单元10的DC电阻，而r表示暗电流调整电阻器25的电阻。在电压检测单元10中，在睡眠状态下，暗电流ib经由并联连接的DC电阻器R和电阻器r从区块50流出。虽然流过DC电阻器R的电流在各电压检测单元之间分散，但是通过改变电阻器r的值，能够使暗电流ib恒定，暗电流ib为流过DC电阻器R的电流与流过电阻器r的电流的总和。

接着，将示出待装接在电压检测单元10内的暗电流调整电阻器25的设定。图4A和图4B为示出与各电压检测单元对应的暗电流大小的图表。当未设置暗电流调整电阻器25时，电压检测单元10（单元1，2，…n）中流动的暗电流分散，如图4A所示。

在本实施例中，如图4B所示，暗电流的目标值设定为略大于图4A所示暗电流的最大值。即，暗电流调整电阻器25的电阻值分别设定为不同值，使得暗电流流出得多了相当于各电压检测单元10（单元1，2，…n）中暗电流增加（图中倾斜区域）的量。因此，暗电流值在所有电压检测单元10（单元1，2，…n）中变为相同。虽然暗电流的目标值设定为略大于最大值的值，使得即使暗电流的最大值变化，目标值也不会改变，但是各个目标值都可被设定为最大值。

以此方式，根据第一实施例的电压检测装置，虽然暗电流的绝对值在高压侧电路20中变为略大，但是暗电流值在全部电压检测单元10中变为相同。因此，即使当睡眠状态长时间持续时，各电压检测单元之间的暗电流的分散以及由此各区块之间的电压的分散能够被抑制为小程度。

此外，对于构成电压检测单元1至n的电压检测单元群组的温度变化或者电池变动，能够将各单元之间暗电流的相对分散抑制为小程度。

此外，因为电阻器用作暗电流调整电阻器，电阻器的一端连接到与区块一端相连的电源线并且电阻器的另一端保持为与该区块的另一端相同的电压，所以暗电流能够容易增加。当暗电流调整电阻器为电阻值能够自由变化的可变电阻器时，能够容易地执行暗电流调整过程。此外，因为目标值被设定为在未设置暗电流调整电阻器的情况下暗电流的最大值或者超过该最大值的值，所以各电压检测单元的暗电流能够确定地设定为相同目标值。

（第二实施例）

虽然第一实施例示出暗电流调整电阻器连接到区块的电源线的情况，但是第二实施例示出暗电流调整电阻器连接到5伏特电源电路（恒压电源电路）的输出线的情况。

图5为示出第二实施例的电压检测单元10的结构的图。在本实施例中，与第一实施例的构成元件相同的构成元件通过共同符号表示，并且省略其说明。在第二实施例中，如上所述，暗电流调整电阻器45的一端连接到5伏特电源电路22的输出线26，并且暗电流调整电阻器45的另一端接地并且保持在预定电压（GND）处。与第一实施例一样，在本实施例中，暗电流调整电阻器45可设置为可自由交换并且可为固定电阻器或者半固定电阻器。

在这种情况下，因为暗电流调整电阻器45被施加有5伏特的恒定电压，所以恒定电流，即，恒定值暗电流流出。

根据第二实施例的电压检测装置，不论各区块之间的电压分散，流过暗电流调整电阻器的暗电流值也变为恒定，因而稳定。

（第三实施例）

虽然第一实施例和第二实施例每个都示出了例如工人通过使用暗电流调整电阻器在出厂或者进行维护时调整暗电流的情况，但是第三实施例示出在任意时间自动进行暗电流调整的情况。与第一实施例和第二实施例各者相比，第三实施例添加了电流测量部和暗电流调整器件。此外，暗电流调整电阻器类型不同于第一实施例和第二实施例的暗电流调整电阻器类型。

图6为示出第三实施例的电压检测装置的结构的图。在区分每个区块处电压检测单元的情况下，后缀A、B、C添加到相应电压检测单元的符号，从而称为10A、10B、10C。相反，当不需要区分每个区块处电压检测单元时，各个电压检测单元统称为电压检测单元10。这适用于每个其它构成元件。在本实施例中，与第一实施例的构成元件相同的构成元件通过共同符号表示，并且省略其说明。构成元件的一部分，诸如低压侧电路在本图中省略，从而简化和明确说明。

从各区块50连接到相应电压检测单元10的电源线55（55A、55B、55C）具有电流测量部90（90A、90B、90C），每个电流测量部能够分别测量暗电流。

电流测量部90由在电源线55路径上并联连接的安培计91和开关92构成。在电流测量部90中，当开关92处于接通状态时，电源线55从区块50直接连接到电压检测单元10。另一方面，当开关92处于断开状态时，因为电源线55经由安培计91从区块50连接到电压检测单元10，所以能够测量暗电流。电流测量部90连接到暗电流调整器件80。

暗电流调整器件80由输入部84、控制部85和输出部86构成，输出部84用于从电流测量部90输入暗电流值，控制部85用于根据各电压检测单元10中的暗电流值设定目标值，输出部86用于将用于改变下述暗电流调整电阻器96的电阻值的信号输出到暗电流调整电阻器96。控制部85包括众所周知的CPU、ROM、RAM等。

电压检测单元10的高压侧电路20具有暗电流调整电阻器96，暗电流调整电阻器96的一端连接到电源线55并且另一端接地。电阻值能够根据来自暗电流调整器件80的信号自由变化的压控型可变电阻器或者数字电位计用作暗电流调整电阻器96。

图7为示出暗电流调整器件80中暗电流调整操作的流程图。这个操作程序存储于暗电流调整器件80的控制部85内的ROM中并且由CPU执行。这个操作在点火开关41断开的情况下进行，因此暗电流测量可行。

首先，暗电流调整器件80测量电压检测单元10A的暗电流值（步骤S1）。在进行这个测量时，暗电流调整器件80使开关92A从导通状态变为断开状态，并且经由输入部84获得由安培计91A测量的电流值。

暗电流调整器件80判定所有电压检测单元10的暗电流值测量是否完成（步骤S2）。当所有电压检测单元10的暗电流值测量还未完成时，暗电流调整器件80使其处理返回到步骤S1并且测量下一个电压检测单元10B的暗电流值。

另一方面，当所有电压检测单元10的暗电流值测量完成时，暗电流调整器件80设定暗电流的目标值（步骤S3）。步骤S3的处理对应于目标值设定单元。在设定目标值时，暗电流调整器件80从所有电压检测单元10的暗电流值中选择最大值，然后将值α与最大值相加，并且将相加值设定为暗电流的目标值。与暗电流的最大值相比，这个值α理想地为小值，使得即使当暗电流的最大值变化时，所有暗电流值也能被设定为相同目标值。值α可为0。

暗电流调整器件80经由输出部86将用于设定为目标值的信号分别输出到电压检测单元10A、10B、10C（步骤S4）。暗电流调整电阻器96A、96B、96C的电阻值根据信号相应地变化，从而将电压检测单元10A、10B、10C的暗电流值都设定为目标值。步骤S4的处理对应于电流控制单元。此后，暗电流调整器件80完成这个操作。因此，即使周期性地或者在任意时间测量的各电压检测单元的暗电流值随时间经过而变化，暗电流值也变为在任意时间设定的目标值。

根据第三实施例的电压检测装置，通过使用暗电流调整器件，被提供来自各区块的电力的电压检测单元的暗电流值能够设定为相同值。因此，因为暗电流值能够自动任意调整而无需人工辅助，所以能够使各电压检测单元之间的暗电流分散抑制为小程度。

本发明并不限于上述实施例的结构，只要它能够实现权利要求所述的功能或者上述实施例的结构的功能，任何结构就可适用于本发明。

例如，在第三实施例中，虽然像第一实施例那样，暗电流调整电阻器从区块连接到电源线，但是暗电流调整电阻器可以像第二实施例那样连接到5伏特电源电路的输出线。在这种情况下，因为恒定电流流入暗电流调整电阻器，所以暗电流值变为恒定，因而稳定。

此外，第三实施例的暗电流调整器件可装接到电压检测装置，并且在出厂或者进行维护时，可在进行暗电流调整之后从电压检测装置拆卸。

此外，虽然上述实施例示出用作增流单元的电阻器连接到电源线的情况，但是可连接诸如恒流二极管的恒定电流源来替代电阻器。在这种情况下，暗电流也能够稳定。

此外，虽然上述实施例示出在每个区块处检测电压的情况，所述区块通过划分电池而形成从而每个都包括串联连接的多个电池，但是本发明以相似方式也适用于在每个电池，即，单元电池处检测电压的情况。

此外，虽然以上实施例示出多个电压检测单元的每个电阻器以相同方式连接的情况，但是相应电阻器的连接状态可以这样一种方式混合：多个电压检测单元的一部分的电阻器连接到电源线，并且多个电压检测单元的剩余电阻器连接到5伏特电源电路。

本申请基于2011年2月28日提交的日本专利申请号2011-042868，其内容以引用方式并入本文中。

工业实用性

在蓄电池模块中每个区块处检测电池电压的情况下，蓄电池模块划分为多个区块，每个区块构成为包括串联连接的多个电池，由于即使当电压检测单元的睡眠状态长时间持续时，各区块之间的电压的分散也能够抑制为小程度，所以本发明是有用的。

Claims (7)

1.一种电压检测装置，包括：

多个电压检测单元，每个该电压检测单元检测在蓄电池模块中每个区块内的多个电池的电池电压，所述每个区块包括串联连接的多个电池；

多个电源电路，电力经由分别与所述区块相连的电源线被提供到该多个电源电路；以及

暗电流调整单元，该暗电流调整单元调整分别流过所述多个电压检测单元的暗电流；

多个增流单元分别设置在所述多个电压检测单元中，该多个增流单元增加所述暗电流，使得当所述多个电压检测单元处于睡眠状态时分别从所述区块流过所述多个电压检测单元的暗电流变为相同目标值，

其中，所述多个电压检测单元经由所述电源线被分别提供来自所述多个电源电路的所述电力；并且

其中，所述暗电流调整单元包括：

多个电流检测单元，该多个电流检测单元分别检测流过所述多个电压检测单元的暗电流；

目标值设定单元，该目标值设定单元基于由所述多个电流检测单元检测到的暗电流来设定目标值；和

电流控制单元，该电流控制单元控制所述多个增流单元，使得流过所述多个电压检测单元的每个暗电流变为目标值。

2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其中，每个所述增流单元是具有一端和另一端的电阻器；

其中，所述电阻器的一端连接到与对应的所述区块的一端相连的电源线；并且

其中，所述电阻器的另一端保持为与对应的所述区块的另一端相同的电压。

3.根据权利要求2所述的电压检测装置，其中，所述电阻器是电阻值可调的可变电阻器。

4.根据权利要求1所述的电压检测装置，其中，每个所述电压检测单元包括恒压电源电路；

其中，每个所述增流单元是具有一端和另一端的电阻器；

其中，所述电阻器的所述一端连接到所述恒压电源电路的输出端子；并且

其中，所述电阻器的所述另一端保持为预定电压。

5.根据权利要求4所述的电压检测装置，其中，所述电阻器是电阻值可调的可变电阻器。

6.根据权利要求1所述的电压检测装置，其中，所述目标值被设定为在未设置所述增流单元的情况下暗电流的最大值或者超过该最大值的值。

7.一种减少流过多个电压检测单元的暗电流的分散的方法，每个该电压检测单元检测在蓄电池模块中每个区块内的多个电池的电池电压，所述每个区块包括串联连接的所述多个电池，所述方法包括以下步骤：

检测流过所述多个电压检测单元的所述暗电流，所述多个电压检测单元分别经由连接于所述区块的电源线被供电；

基于所检测的暗电流，设定目标值；

通过多个增流单元，调整流过所述多个电压检测单元的暗电流，使得当所述多个电压检测单元处于睡眠状态时流过所述多个电压检测单元的暗电流变为相同目标值；其中所述多个增流单元分别设置于所述多个电压检测单元中，用于增加流过所述多个电压检测单元的暗电流；以及

控制所述多个增流单元，使得流过所述多个电压检测单元的每个暗电流变为目标值。