[發明專利]具有壓控振蕩器的電壓檢測裝置以及電池狀態控制系統

有效

• 申請號: 200910141924.2
• 申請日: 2009-04-07
• 公開（公告）號: CN101576581A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 山本啟善;田村博志
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R31/36;H01M10/42;H01M10/44;H02J7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李少丹;李家麟

技術領域

本發明涉及具有壓控振蕩器和數字數據輸出電路的電壓檢測裝置，以及 具有這樣的電壓檢測裝置的電池狀態控制系統。更具體地說，當對其施加了輸 入電壓后，該壓控振蕩器輸出具有周期性反轉的邏輯值的信號。數字數據產生 電路在如時鐘的脈沖信號的脈沖邊沿之間的間隔時間內統計來自該壓控振蕩器 的該輸出信號的邏輯反轉的次數，從而根據該統計的邏輯反轉的次數產生相應 于輸入電壓的數字數據。

背景技術

作為具有這樣一對壓控振蕩器和數字數據輸出電路的傳統的電壓檢測裝 置，已經開發出了被稱為TAD轉換器的時間A/D轉換器。在相應于日本專利申 請公開號為H05-259907的專利號為5396247的美國專利中公開了這樣的TAD 轉換器的示例。

每個TAD轉換器具有工作于基于被檢測的目標電壓的輸入模擬電壓信號 上的環形振蕩器(壓控振蕩器)，并且以簡單的電路結構實現高分辨率。

作為傳統電壓檢測裝置的另一類型，在公開號為H10-070462的日本專利申 請中公開了具有流水線型模擬-數字(A/D)轉換器的電壓檢測裝置。該另一類 型的傳統電壓檢測裝置設計為由流水線型A/D轉換器并行執行A/D轉換處理。

發明內容

對于用作電源的由一組串聯連接的電池單元所構成的電池包，期望檢測每 個電池模塊兩端的電壓值；每個電池模塊由一個電池或一組鄰近的電池單元構 成。為了滿足該期望，TAD轉換器可被用作用于電池包的電壓監測系統的電壓 檢測器；該電壓檢測器用于測量每個電池模塊兩端的電壓值。

這樣的電池包可用于如混合汽車或電動汽車的車輛。所述應用需要提高電 池包的使用壽命。為了滿足該需求，需要對車輛電池包的每個電池模塊兩端的 電壓值進行更精確的檢測；這需要TAD轉換器的電壓檢測處理提供更高的分辨 率。

為了滿足小型化的需求，準備采用鋰離子二次電池作為車輛電池包的每個 電池模塊中的每個電池單元。注意，鋰離子二次電池的過充電和/或過放電能夠 輕易的降低其可靠性。因此需要在短間隔內對每個鋰離子二次電池是否發生過 充電和/或過放電進行監測；這還要求TAD轉換器具有更快的電壓檢測處理速 度。

但是，對于TAD轉換器，為了響應更高的分辨率的需求，可能增加執行電 壓檢測過程的處理負載，使得TAD轉換器實現更快的電壓檢測速度變得很困難。

換句話說，對于TAD轉換器，實現電壓檢測處理的更高的分辨率并同時達 到更快的速度很困難。

各具有壓控振蕩器的電壓檢測裝置可導致與TAD轉換器同樣的問題。

考慮到上述提出的情況，本發明的一個方面的目標是提供一種電壓檢測裝 置，這些電壓檢測裝置各都具有壓控振蕩器；改進這些電壓檢測裝置以實現其 電壓檢測處理的更高的分辨率和更快的速度。

本發明另一個方面的選擇性的目標是提供一種電池狀態控制系統，每個電 池狀態控制系統都具有這樣的改進的電壓檢測裝置。

根據本發明的一個方面，提供了一種電壓檢測裝置。該電壓檢測裝置包括 壓控振蕩器，該壓控振蕩器用于在施加有輸入電壓時輸出有周期性反轉的邏輯 值的信號。該裝置包括用于在一個脈沖信號的脈沖邊沿之間的間隔上對來自壓 控振蕩器的輸出信號的邏輯反轉數量進行計數、并根據邏輯反轉的計數值產生 作為輸入電壓的檢測結果的數字數據的檢測器。該裝置包括用于確定檢測輸入 電壓所需時間的減少是否優先于輸入電壓的檢測分辨率的增加的確定器。該裝 置包括用于基于確定檢測輸入電壓所需的時間的減少是否優先于輸入電壓檢測 分辨率的增加的結果，來可變地設定脈沖信號頻率的可變設定單元。

在這個方面的優選實施例中，輸入電壓基于電池兩端的電壓，該電池兩端 的電壓是需要檢測的目標電壓。在這個方面的優選實施例中，當電池的溫度低 于預設值，電池由充電和放電單元循環的充電和放電，從而使得電池的溫度增 加。確定器用于確定減少檢測輸入電壓所需時間優先于增加輸入電壓檢測分辨 率。

根據本發明的另一方面，提供了一種電池狀態控制系統。該系統包括根據 該一方面的優選實施例的電壓檢測裝置，以及充電和放電單元。該充電和放電 單元用于對電池進行循環地充電和放電，以使得電池的溫度增加；并隨著電池 溫度的增加，至少改變下述的其中一個：對電池進行循環地充電和放電的頻率， 以及由循環地充電和放電帶來的流入和流出電池的電流的量。