[發明專利]電池電壓測量裝置

有效

• 申請號: 01137762.3
• 申請日: 2001-11-01
• 公開（公告）號: CN1352398A
• 公開（公告）日: 2002-06-05
• 發明（設計）人: 湯田平裕文;槙一郎;森本直久
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社;豐田自動車株式會社
• 主分類號: G01R31/36
• 分類號: G01R31/36
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 蹇煒

技術領域

本發明涉及一種電池電壓測量裝置，用于測量層疊式可再充電電池(電池組)的電壓，該電池被安裝在由該可再充電電池驅動的設備(例如電動車輛或類似裝置)上。

背景技術

作為一種為了解決環境問題和能源問題而設計的低污染車輛，電動車輛目前已備受關注，例如HEV(混合電動車輛)和PEV(純電動車輛)的。該電動車輛具有安裝在其內的蓄電池，該蓄電池的電能驅動電動機來開動電動車輛。該電動車輛具有一驅動電動機的高壓電路和一驅動不同電子設備、例如音響設備、照明裝置和電子控制器(例如ECU：電子控制單元)等的低壓電路。該高壓電路包括一用于驅動電動機的轉換器，該轉換器控制并驅動電動機。

在這種電動車輛的電池控制部中，為了獲得平穩地將電能提供給電動機的蓄電池的輸出狀態，需要使用一電池電壓測量裝置來準確測量電池組(battery?pack)中每個電池塊(battery?block)的電池電壓。

圖5是說明常規電池電壓測量裝置100的典型結構的電路圖。圖5中，電池電壓測量裝置100包括：多個開關120，其中，每對相鄰的開關120順序選擇被包括在電池組110中的電池塊111的兩個對應輸出端111a；一電容器130，用于存儲(復制)指定的電池電壓；開關140，用于選擇地將存儲在電容器130中的電池電壓施加到差動放大器150；差動放大器150，用于差動地放大通過開關140輸入其內的存儲的電池電壓；和一A/D(模擬/數字)轉換器160，用于執行從差分放大器150中輸出的電壓的A/D轉換。

電池組110包括多個串聯連接的電池塊111。從一個電池塊111(電池組件)中輸出的電壓的值例如約為DC?20V。從所有串聯層疊的電池塊111中輸出的電壓的最大值約為DC?400V。

相鄰開關120的每一對都連接到多個電池塊111的每一個的兩個對應輸出端111a上。

電容器130具有連接到位于開關120和開關140之間的一對導線141a和141b上。電容器130暫時存儲每個電池塊111的電壓，該電壓通過兩個指定的開關120傳導到電容器130。

每個開關140都連接到差動放大器150的兩個輸入端之一上，用于將差動放大器150連接到電容器130上或從電容器130上切斷差動放大器150。由開關控制器(未圖示)、例如微型計算機來執行多個開關120和開關140的開/關控制。

利用上述結構，首先，為了將第一電池塊111的電池電壓存儲(復制)到電容器130中，接通連接于第一電池塊111的兩個輸出端111a之一的每個開關120。此時，開關140被斷開，從差動放大器150的兩個輸入端上切斷電容器130。

接著，斷開所有開關120，使所有電池塊111與電容器130斷開，隨后接通開關140，將存儲在電容器130中的第一電池塊111的電池電壓輸入到差動放大器150，用于增益調整。電池電壓、例如DC20V被差動放大器150差動放大，變為A/D轉換器160的輸入電壓范圍(動態范圍)內的DC5V。A/D轉換器160執行對應于該差動放大電池電壓的電池電壓數據的A/D轉換。在隨后的階段中由例如微型計算機(未圖示)可讀取該被A/D轉換的電池電壓數據。

在類似的方式中，將第二電池塊111的電池電壓存儲(復制)在電容器130內。來自第二電池塊111、存儲在電容器130中的電池電壓具有與來自第一電池塊的電壓反相的極性。存儲在電容器130中的第二電池塊111的電池電壓被差動放大器150差動放大，隨后A/D轉換器160執行差動放大電池電壓的A/D轉換。

參照圖6A、6B、7A、7B、8A和8B來詳細描述差動放大器150和A/D轉換器160。

通常，當在CPU(中央處理單元)中算術處理模擬輸入電壓時，使用電壓值轉換電路和A/D轉換器。

電壓值轉換電路包括一模擬電路，當輸入電壓高時執行除法，當輸入電壓低時執行乘法(模擬電路除了除法和乘法外，還執行加法和減法)。由一分壓器電路來實現該模擬電路，該分壓器電路包括一電阻、一利用運算放大器的電路和類似部件。電壓值轉換電路產生的轉換結果對應于A/D轉換器的輸入電壓范圍。A/D轉換器的輸入電壓范圍為例如GND(0V)和DC5V之間。

A/D轉換器是用于比較輸入電壓(例如從電壓值轉換電路輸出的電池電壓)和參考電壓的組件，將輸入電壓轉換為微型計算機可讀取的數字數據。鑒于分辨率而不是轉換準確率，通常根據比較的精密度來確定A/D轉換器的性能，雖然準確率對于比較電壓來說是重要的。比較的精密度代表分辨率。