[发明专利]电池电压测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电压测量装置，用于测量层叠式可再充电电池(电池组)的电压，该电池被安装在由该可再充电电池驱动的设备(例如电动车辆或类似装置)上。

背景技术

作为一种为了解决环境问题和能源问题而设计的低污染车辆，电动车辆目前已备受关注，例如HEV(混合电动车辆)和PEV(纯电动车辆)的。该电动车辆具有安装在其内的蓄电池，该蓄电池的电能驱动电动机来开动电动车辆。该电动车辆具有一驱动电动机的高压电路和一驱动不同电子设备、例如音响设备、照明装置和电子控制器(例如ECU：电子控制单元)等的低压电路。该高压电路包括一用于驱动电动机的转换器，该转换器控制并驱动电动机。

在这种电动车辆的电池控制部中，为了获得平稳地将电能提供给电动机的蓄电池的输出状态，需要使用一电池电压测量装置来准确测量电池组(battery pack)中每个电池块(battery block)的电池电压。

图5是说明常规电池电压测量装置100的典型结构的电路图。图5中，电池电压测量装置100包括：多个开关120，其中，每对相邻的开关120顺序选择被包括在电池组110中的电池块111的两个对应输出端111a；一电容器130，用于存储(复制)指定的电池电压；开关140，用于选择地将存储在电容器130中的电池电压施加到差动放大器150；差动放大器150，用于差动地放大通过开关140输入其内的存储的电池电压；和一A/D(模拟/数字)转换器160，用于执行从差分放大器150中输出的电压的A/D转换。

电池组110包括多个串联连接的电池块111。从一个电池块111(电池组件)中输出的电压的值例如约为DC 20V。从所有串联层叠的电池块111中输出的电压的最大值约为DC 400V。

相邻开关120的每一对都连接到多个电池块111的每一个的两个对应输出端111a上。

电容器130具有连接到位于开关120和开关140之间的一对导线141a和141b上。电容器130暂时存储每个电池块111的电压，该电压通过两个指定的开关120传导到电容器130。

每个开关140都连接到差动放大器150的两个输入端之一上，用于将差动放大器150连接到电容器130上或从电容器130上切断差动放大器150。由开关控制器(未图示)、例如微型计算机来执行多个开关120和开关140的开/关控制。

利用上述结构，首先，为了将第一电池块111的电池电压存储(复制)到电容器130中，接通连接于第一电池块111的两个输出端111a之一的每个开关120。此时，开关140被断开，从差动放大器150的两个输入端上切断电容器130。

接着，断开所有开关120，使所有电池块111与电容器130断开，随后接通开关140，将存储在电容器130中的第一电池块111的电池电压输入到差动放大器150，用于增益调整。电池电压、例如DC20V被差动放大器150差动放大，变为A/D转换器160的输入电压范围(动态范围)内的DC5V。A/D转换器160执行对应于该差动放大电池电压的电池电压数据的A/D转换。在随后的阶段中由例如微型计算机(未图示)可读取该被A/D转换的电池电压数据。

在类似的方式中，将第二电池块111的电池电压存储(复制)在电容器130内。来自第二电池块111、存储在电容器130中的电池电压具有与来自第一电池块的电压反相的极性。存储在电容器130中的第二电池块111的电池电压被差动放大器150差动放大，随后A/D转换器160执行差动放大电池电压的A/D转换。

参照图6A、6B、7A、7B、8A和8B来详细描述差动放大器150和A/D转换器160。

通常，当在CPU(中央处理单元)中算术处理模拟输入电压时，使用电压值转换电路和A/D转换器。

电压值转换电路包括一模拟电路，当输入电压高时执行除法，当输入电压低时执行乘法(模拟电路除了除法和乘法外，还执行加法和减法)。由一分压器电路来实现该模拟电路，该分压器电路包括一电阻、一利用运算放大器的电路和类似部件。电压值转换电路产生的转换结果对应于A/D转换器的输入电压范围。A/D转换器的输入电压范围为例如GND(0V)和DC5V之间。

A/D转换器是用于比较输入电压(例如从电压值转换电路输出的电池电压)和参考电压的组件，将输入电压转换为微型计算机可读取的数字数据。鉴于分辨率而不是转换准确率，通常根据比较的精密度来确定A/D转换器的性能，虽然准确率对于比较电压来说是重要的。比较的精密度代表分辨率。