CN107870284B - 电压检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电压检测装置，包括：电压检测部件，其检测对负载供给电力的电池的电压；放电电路，其使所述电池放电；保护电路，其设置于所述电压检测部件和所述电池之间且所述放电电路和所述电池之间，还包括判定单元，其基于在所述放电电路为非工作状态时由所述电压检测部件检测的第一电压和在所述放电电路为工作状态时由所述电压检测部件检测的第二电压，估计所述保护电路的内部电阻，基于该估计的结果，判定所述保护电路的半断线状态。

Description

电压检测装置
技术领域
本发明涉及电压检测装置。
背景技术
在特开2014－007883号中公开了一种保护监视电池组的电压的监视电路的电路保护装置。该电路保护装置是安装于电池组和监视电路之间的电路，由多个保险丝和多个齐纳二极管构成，该多个保险丝各自***将监视电路的各输入端和构成电池组的多个电池单元的各端子相互连接的多个检测线，多个齐纳二极管分别设置于与各个电池单元对应的一对检测线间。
但是，上述电路保护装置是安装于电池组和监视电路之间的保护电路，对于监视电路监视的电池组的电压而言，成为误差因素。特别是，因为构成电路保护装置的多个保险丝及多个齐纳二极管中的多个保险丝安装于监视电路的各输入端和电池单元的各端子之间，所以，对于监视电路检测的电池单元的检测电压而言，成为贡献率大的误差因素。
众所周知，保险丝是连接一对端子间的导体因过电流而熔断的部件，该熔断除导体完全断线的状态以外，还有半断线状态。目前没有探测保险丝是否为半断线状态的装置，另外，直至达到半断线状态为止，监视电路检测的电池单元的检测电压相对于电池单元的本来的输出电压而言完全不同。
发明内容
本发明的方案是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，探测保护电路的半断线状态。
为了解决上述课题，实现目的，本发明采用以下的方案。
(1)本发明的一方面提供一种电压检测装置，包括：电压检测部件，其检测对负载供给电力的电池的电压；放电电路，其使所述电池放电；保护电路，其设置于所述电压检测部件和所述电池之间且所述放电电路和所述电池之间，还包括：判定单元，其基于在所述放电电路为非工作状态时由所述电压检测部件检测的第一电压和在所述放电电路为工作状态时由所述电压检测部件检测的第二电压，估计所述保护电路的内部电阻，基于该估计的结果，判定所述保护电路的半断线状态。
(2)在上述(1)方面中，也可以是，还包括电压修正单元，其基于所述估计的结果，修正所述第一电压的误差。
(3)在上述(1)或(2)方面中，也可以是，所述电池是由多个电池单元构成的电池组，所述电压检测部件及所述放电电路对每个所述电池单元设置，所述电压修正单元对每个所述电池单元修正所述第一电压的误差。
(4)在上述(1)～(3)中的任一方面中，也可以是，所述电压检测部件在所述电池和所述负载的连接被断开的状态下，检测所述第一电压及所述第二电压。
(5)在上述(1)～(4)中的任一方面中，也可以是，所述电压修正单元在基于所述第一电压及所述第二电压估计的所述保护电路的内部电阻为规定的阈值以上的情况下，输出使所述电池和所述负载的连接断开的指示信号。
(6)在上述(1)～(5)中的任一方面中，也可以是，所述电压检测部件基于分别经由低通滤波器从所述电池的输出端子输入的一对电位，检测所述第一电压及所述第二电压，所述放电电路包括各自的一端与所述低通滤波器的输入端连接的一对放电电阻器和连接于该一对放电电阻器的各另一端之间的开闭开关。
(7)在上述(1)～(6)中的任一方面中，也可以是，所述保护电路是保险丝。
根据本发明的方案，能够探测保护电路的半断线状态。
附图说明
图1是表示包含本发明一实施方式的电压检测装置的车辆行驶***的功能结构的框图；
图2是表示本发明一实施方式的电压检测装置的局部详细结构的电路图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明一实施方式。
图1所示的车辆行驶***是设置于电动汽车或者混合动力汽车等、通过利用电力驱动电动机而得到用于行驶的驱动力的车辆上的行驶***。
如图1所示，该车辆行驶***具备电池组1(电池)、主接触器2、子接触器3、逆变器4、行驶电动机5、保护电路6、电压检测部件7、微电脑8及蓄电池ECU9。这种结构要素中，保护电路6、电压检测部件7及微电脑8构成本实施方式的电压检测装置。另外，微电脑8是相当于本发明中的电压修正单元的结构要素。
电池组1是将12个电池单元C1～C12串联连接而成的电池组，位于最上位的电池单元C1的正极端子是电池组1的正极端子(一个输出端子)，另外，位于最下位的电池单元C12的负极端子是电池组1的负极端子(另一个输出端子)。此外，该电池组1中的合计12个电池单元C1～C12不过是一个例子，作为电池组1，可以是具备许多电池单元的电池组，还可以是具备较少的电池单元的电池组。
主接触器2是具备励磁线圈和根据向该励磁线圈的供电状态而变化为开状态或闭状态的一对触点的通电开闭器，一个触点与上述电池组1的正极端子连接，另一个触点与逆变器4的第一输入端连接。该主接触器2通过基于从蓄电池ECU9供给到上述励磁线圈的驱动电流而设定为开状态或闭状态，切换上述电池组1的正极端子和逆变器4的第一输入端的连接/非连接。
子接触器3与上述主接触器2同样，是具备励磁线圈和根据向该励磁线圈的供电状态而变化为开状态或闭状态的一对触点的通电开闭器，一个触点与上述电池组1的负极端子连接，另一个触点与逆变器4的第二输入端连接。该子接触器3通过基于从蓄电池ECU9供给的驱动电流而设定为闭状态或开状态，切换上述电池组1的负极端子和逆变器4的第二输入端的连接/非连接。
逆变器4是具备第一输入端和第二输入端及第一～第三输出端的三相逆变器。从上述电池组1向该逆变器4的第一输入端及第二输入端输入高频电力(直流电)。该逆变器4将被输入第一输入端及第二输入端的电池组1的高频电力(直流电)变换成规定频率且三相(U相、V相、W相)的交流电(三相交流电)并从第一～第三输出端输出到行驶电动机5。这种逆变器4基于从未图示的电力控制装置输入的U相、V相、W相的控制信号(例如PWM信号)，将高频电力(直流电)变换成三相交流电。
行驶电动机5是将从上述逆变器4供给的三相交流电作为驱动电力而产生旋转动力的三相电动机。本实施方式的车辆通过行驶电动机5产生的旋转动力而行驶。这种行驶电动机5例如是控制性优异的三相直流电动机。
保护电路6是设置于电压检测部件7和电池组1之间，用于保护电压检测部件7的电路。虽然详情后述，但如图2所示，该保护电路6例如是设置于各电池单元C1～C12的输出端子(正极端子与负极端子)和与该输出端子相对应地设置的电压检测部件7的各输入端之间的保险丝，通过阻止过电流向电压检测部件7的各输入端的流入而保护电压检测部件7。
电压检测部件7是检测电池组1的输出电压的电路。虽然详情后述，但该电压检测部件7更具体而言具备用于检测各电池单元C1～C12的输出电压的专用IC和与各电池单元C1～C12的输出端子相对应地设置的低通滤波器。此外，在上述专用IC中，除各电池单元C1～C12的输出电压的检测功能之外，还设置有使各电池单元C1～C12强制性地放电的放电电路。这种电压检测部件7将各电池单元C1～C12的输出电压输出到微电脑8。
图2是作为代表而表示与电池单元C1对应的保护电路6及电压检测部件7的详细结构的电路图。此外，与电池单元C1以外的电池单元b2～C12对应的保护电路6及电压检测部件7也具有与图2同样的详细结构。
详细而言，保护电路6由一对保险丝F1、F2构成。一对保险丝F1、F2是因过电流而熔断的电子元件，具有规定的内部电阻(保护电阻值Rh)。该保护电阻值Rh是根据保险丝F1、F2的使用状态而进行时间序列变化的电阻值。
另外，电压检测部件7由一对低通滤波器L1、L2、一对放电电阻器R1、R2及单元电压检测IC7a构成。一个保险丝F1的一端与电池单元C1的正极端子连接，另一端与低通滤波器L1的输入端及一个放电电阻器R1的一端连接。另一保险丝F2的一端与电池单元C1的负极端子连接，另一端与低通滤波器L2的输入端及另一放电电阻器R2的一端连接。
低通滤波器L1是由电阻器和电容器构成的CR滤波器，输入端与上述一个保险丝F1的另一端连接，输出端与单元电压检测IC7a的输入端a1连接。低通滤波器L2是由电阻器和电容器构成的CR滤波器，输入端与上述另一个保险丝F2的另一端连接，输出端与单元电压检测IC7a的输入端a2连接。
一个放电电阻器R1的一端与一保险丝F1的另一端连接，另一端与单元电压检测IC7a的输入端a3连接。另一个放电电阻器R2的一端与另一个保险丝F2的另一端连接，另一端与单元电压检测IC7a的输入端a4连接。这样的一对放电电阻器R1、R2如图所示具有放电电阻值Rc。单元电压检测IC7a检测上述一对输入端a1、a2的各电位的电位差，将其作为电池单元C1的输出电压，并且，具备与上述一对输入端a3、a4连接的开闭开关7b。
该开闭开关7b与上述的一对放电电阻器R1、R2一起构成放电电路。即，该开闭开关7b通过变成闭状态而经由一对保险丝F1、F2及一对放电电阻器R1、R2将电池单元C1的正极端子和负极端子相互连接，以使电池单元C1放电。
微电脑8是一体地组入有CPU(Central Processing Unit)或者存储器、输入输出接口等的所谓单片微电脑，通过执行存储于内部存储器的电压探测程序而发挥有关电池组1的电压探测功能。更具体而言，该微电脑8将从电压检测部件7输入的各电池单元C1～C12的输出电压变换成数字值，通过对该数字值实施规定的电压修正处理而判定保护电路6的半断线状态，同时，运算修正了上述输出电压的真值(真输出电压)并将其输出到蓄电池ECU9。这种微电脑8相当于本发明的判定单元及电压修正单元。
蓄电池ECU9是基于车辆的驾驶员的操作指示(例如点火开关的“ON”)，控制上述的主接触器2及子接触器3的动作，由此控制电池组1的高电压电力向逆变器4的通电的装置。该蓄电池ECU9除上述主接触器2及子接触器3的控制之外，还将基于该控制的主接触器2及子接触器3的开闭状态通知给微电脑8。
接着，对这样构成的车辆行驶***的动作详细地进行说明。
在该车辆行驶***中，蓄电池ECU9控制主接触器2及子接触器3的开闭，由此，将电池组1的输出向逆变器4供电，通过由未图示的行驶控制装置控制该逆变器4，驱动行驶电动机5。
即，蓄电池ECU9起到作为对于逆变器4的供电控制装置的作用。
而且，本实施方式的电压检测装置以协助这样的蓄电池ECU9的功能的方式进行动作。即，蓄电池ECU9在从微电脑8输入的各电池单元C1～C12的输出电压显示异常值的情况下，将主接触器2及子接触器3设定为开状态，中止对逆变器4的供电。
以下，参照图2说明有关电池单元C1的电压检测装置的动作，但电压检测部件7的单元电压检测IC7a对于所有电池单元C1～C12进行与电池单元C1同样的动作。
首先，单元电压检测IC7a在开闭开关7b OFF状态(非工作状态)下，检测经由保险丝F1、F2及低通滤波器L1、L2输入一对输入端a1、a2的电池单元C1的正电位和负电位的电位差，作为单元电压Vc(第一电压)。该单元电压Vc成为比不存在保护电路6时即电池单元C1和电压检测部件7直接连接时的单元电压(即真单元电压Vr)减少了保护电路6的内部电阻即电阻值Rh的量的电压下降后的值的值。
单元电压检测IC7a对于这样的单元电压Vc，通过将开闭开关7b在规定的定时设定为ON状态(工作状态)，而估计保险丝F1、F2的电阻值Rh(内部电阻)，基于该估计结果运算真单元电压Vr。即，单元电压检测IC7a检测到上述单元电压Vc时，仅规定时间将开闭开关7b设为ON状态(工作状态)，检测该ON状态(动作状态)下的一对输入端a1、a2的电位差，作为修正用单元电压Va(第二电压)。
在此，可根据使用状态而变动的一对保险丝F1、F2的保护电阻值Rh，使用上述单元电压Vc(第一电压)、修正用单元电压Va(第二电压)、一对放电电阻器R1、R2的放电电阻值Rc如下式(1)那样来表示。而且，通过使用由该式(1)赋予的保护电阻值Rh，上述真单元电压Vr由下式(2)来表示。
Rh＝Rc·(Vc－Va)/Va (1)
Vr＝Va·(Rh+Rc)/Rc (2)
即，单元电压检测IC7a通过使用上式(1)而估计可根据使用状态而变动的保护电阻值Rh，另外通过将作为该估计的结果所得到的保护电阻值Rh与规定的判定用阈值进行比较，判定保护电路6是否为半断线状态，进而，通过将由式(1)得到的保护电阻值Rh代入式(2)而取得真单元电压Vr。根据这种本实施方式的电压检测装置，能够探测保护电路6的半断线状态，另外，能够抑制或矫正起因于保护电路6的单元电压Vc的检测误差。
此外，单元电压检测IC7a在将主接触器2及子接触器3设为OFF状态(开状态)、即电池组1不与作为负载的逆变器4连接的状态下进行单元电压Vc及修正用单元电压Va的检测。即，蓄电池ECU9在主接触器2及子接触器3为ON状态(闭状态)、即从电池组1向逆变器4(负载)供给电力的状态下，仅规定的短时间将主接触器2及子接触器3设为OFF状态(开状态)。
单元电压检测IC7a在上述短时间内检测单元电压Vc及修正用单元电压Va。因为在逆变器4中设置有平滑电容器，所以只要是短时间，即使将主接触器2及子接触器3设为OFF状态(开状态)，也不会对逆变器4进行的行驶电动机5的驱动带来障碍。另外，在将这样的主接触器2及子接触器3设为OFF状态(开状态)下，电池组1的负载减轻，因此，能够检测稳定的单元电压Vc及修正用单元电压Va。
另外，单元电压检测IC7a在对于所有电池单元C1～C12依次取得真单元电压Vr时，将各电池单元C1～C12的真单元电压Vr向蓄电池ECU9依次输出。而且，蓄电池ECU9在各电池单元C1～C12的真单元电压Vr显示异常的值的情况下，使主接触器2及子接触器3从ON状态(闭状态)切换至OFF状态(开状态)，停止从电池组1向逆变器4的供电。
另外，单元电压检测IC7a在由上式(1)取得的保护电阻值Rh为预先规定的规定阈值以上时，判定为一对保险丝F1、F2即保护电路6达到异常状态，向蓄电池ECU9输出使电池组1和作为负载的逆变器4的连接断开的指示信号。而且，蓄电池ECU9被输入上述指示信号时，使主接触器2及子接触器3从ON状态(闭状态)切换至OFF状态(开状态)，停止从电池组1向逆变器4的供电。
此外，本发明不限于上述实施方式，例如可考虑如下的变形例。
(1)在上述实施方式中，将电池组1作为电压检测对象，但本发明不限于此。另外，在上述实施方式中，将构成电池组1的各电池单元C1～C12的单元电压Vc作为修正对象，但本发明不限于此。
(2)在上述实施方式中，在单元电压检测IC7a内设置有开闭开关7b，但本发明不限于此。也可以与单元电压检测IC7a分别地设置开闭开关7b。
(3)在上述实施方式中，由多个保险丝构成保护电路6，但本发明不限于此。本发明基于第一电压和第二电压而估计保护电路6的内部电阻，且基于该估计结果而修正第一电压的误差，所以，本发明的保护电路也可以是保险丝以外的电路。

Claims (6)

1.一种电压检测装置，包括：电压检测部件，其检测对负载供给电力的电池的电压；放电电路，其使所述电池放电；以及保护电路，其设置于所述电压检测部件和所述电池之间并且设置于所述放电电路和所述电池之间，其特征在于，
所述电压检测装置还包括：
判定单元，其基于在所述放电电路为非工作状态时由所述电压检测部件检测的第一电压和在所述放电电路为工作状态时由所述电压检测部件检测的第二电压，估计所述保护电路的内部电阻，基于估计的结果，判定所述保护电路的半断线状态，
所述电压检测部件基于经由低通滤波器从所述电池的输出端子输入的一对电位，检测所述第一电压，并且在开闭开关为工作状态时，基于从所述电池的输出端子输入的一对电位检测所述第二电压，
所述放电电路包括各自的一端与所述低通滤波器的输入端连接的一对放电电阻器和连接于该一对放电电阻器的各另一端之间的所述开闭开关。
2.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，
还包括：电压修正单元，其基于所述估计的结果，修正所述第一电压的误差。
3.根据权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，
所述电池是由多个电池单元构成的电池组，
所述电压检测部件及所述放电电路对每个所述电池单元设置，
所述电压修正单元对每个所述电池单元修正所述第一电压的误差。
4.根据权利要求1所述的电压检测装置，其特征在于，
所述电压检测部件在所述电池和所述负载的连接被断开的状态下，检测所述第一电压及所述第二电压。
5.根据权利要求2所述的电压检测装置，其特征在于，
在基于所述第一电压及所述第二电压估计的所述保护电路的内部电阻为规定的阈值以上的情况下，所述电压修正单元输出使所述电池和所述负载的连接断开的指示信号。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的电压检测装置，其特征在于，
所述保护电路是保险丝。
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