专利名称：电池电压测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池电压测定装置，特别涉及适用于串联连接多个二次电池的电源装置的各二次电池电压测定的电池电压测定装置。
背景技术：
例如，在电动汽车等的电源装置中，为了得到规定的驱动电压，采用串联连接多个二次电池的结构，但为了稳定地确保这种电源装置的可靠性，有必要确实地不断把握各个二次电池的状态。因此，已知有设置用于测定各个二次电池的两端电压的电池电压测定装置。
如图4所示，在以往的这种电池电压测定装置中，将得到对应于其两端电压的输出电压的差分放大器12和对该输出电压进行增益校正的增益校正放大器13与在各个二次电池11连接。如图5所示，为了检测各二次电池11的电压，采用这样的结构，即将来自各个增益校正放大器13的输出电压用分别应设置的A/D变换器14变换成数字量，并将对应于各个二次电池11的两端电压的数字信号输入到微型计算机15中。此外，如图4所示，对于全部的差分放大器12分别共同连接其电源端和接地端，将共同的控制电源连接在其电源端和接地端之间，加上电源电压Vcc，同时将接地端连接到公共接地GND上。
这里，将增益校正放大器13与各个差分放大器12连接进行各自的增益校正的理由如下。为了将差分放大器12的输出电压变换的数字差并送到微型计算机15中，必须使差分放大器12的增益与A/D变换器14的可能输入电压范围相适应。例如，如果电池电压的检测范围是0～20V，A/D变换器14的输入电压范围是0～5V，则必须用差分放大器12将电池电压变换成1/4倍进行输出。
可是，在差分放大器12中有同相输入范围，是在输入端上加上电压进行正常动作的电压范围，对应于器件的特性和电源电压输入的电压范围受到限制。例如，差分放大器12使用某个器件时，电源电压Vcc是+15V的情况下，同相输入范围是14V。这种同相输入范围因构成差分放大器12的器件而异，一般为比电源电压Vcc的+15V稍微低的值，取该值为14V。另一方面，如图6所示，因多个二次电池11串联连接，所以有时某个二次电池11的一端的电压Va相对接地例如是200V，即使在这种情况下，输入电压Vb也必须不超过作为同相输入范围的14V。因此，图6的R1和R2必须满足R2/R1≤14/(200-14)，这种场合差分放大器12的增益在R2/R1(＝7/93)以下。因此，为了与所述A/D变换器的输入范围相适应，必须要有增益是R1/4R2(＝93/28)的增益校正放大器13。
但是问题是，在前述以往的结构中，因必须对每个差分放大器12、即对每个二次电池11设置增益校正放大器13，所以成本非常高。
此外，在从二次电池11向分别用于电压测定而设置的差分放大器12侧有暗电流流过。如果这种暗电流大，则问题在于，在长时间没有充电而放置的情况下会导致过放电而引起电池容量减少和内部电阻增大等性能劣化。此外的问题是，在串联连接的二次电池11之间，当暗电流存在差别时，则各二次电池间的容量误差增大，如果仅估计容量的中间值进行控制，则有的电池发生过充电和过放电，而使用时必须不至于有这种过充放电所以使得其使用允许范围减小。另外的问题还有由于长时间没有充电而放置时，剩余容量大小不等，而容量减小的二次电池会导致其它二次电池进一步放电，导致电池性能劣化。因此问题在于，要减小暗电流，减小各个二次电池11之间暗电流的差别。
但是，在前述结构中，因将各差分放大器12连接到公共接地GND上，所以其等效电路如图3(b)所示。在图3中示出了串联连接9个二次电池11的场合的例子，以VB1～VB9表示各个二次电池11的电池电压，R表示差分放大器12侧的等效阻抗，I1～I9表示来自各个二次电池11的暗电流，例如，假设VB1～VB9为15V，R为1MΩ，则I1＝I9＝67.5μA，I2＝I8＝120.0μA，I3＝I7＝157.5μA，I4＝I6＝180.0μA，I5＝187.5μA，各二次电池11的暗电流最大可大至180.0μA，而且暗电流的差最大可达到120μA(这可达到最大暗电流值180.0μA的67％)，不能解决前述课题的问题。
本发明，鉴于前述以往的问题，其目的在于提供一种电池电压沉淀装置，该装置对于测定各电池电压的差分放大器可不必设置增益校正放大器，以便能降低成本，减小暗电流，并且减少其差别。
发明概述本发明的电池电压测定装置，是在对串联连接的多个电池的各自的电压进行测定的电池电压测定装置中，对每个电池设置差分放大器，得到对应于其两端电压的输出电压，并对适当个数的差分放大器进行分组，在各个组中设置相互绝缘的接地端，同时设置相互绝缘的控制电源，并将各控制电源连接在各个组的各差分放大器的电源输入端和接地端之间。
因各个组的差分放大器在相互绝缘的状态下将控制电源连接在电源输入端和接地端之间，所以在各个组内加在各差分放大器的输入端上的电压相对于各个接地端较低，因此，增益的设定范围增宽而不必要设置增益校正放大器，能降低成本，此外，因借助于减少各个组内的差分放大器数并接地，能减小最大暗电流值，并且即使长时间没有充电而放置也难于引起电池的劣化，同时也能减小暗电流值的差别，所以不必缩小电池的使用范围、也能防止发生电池的过充电和过放电。
其结果，能将各差分放大器的输出端与对输出电压信号进行模数变换的A/D变换手段直接相连，并能将A/D变换手段与根据其输出信号检测电池电压的手段连接。
此外，前述电池不限于由单一的电池单元组成，当然也可以是连接多个电池单元而形成的模块。
附图简要说明
图1表示本发明一实施形态的电池电压测定装置的关键部分结构图。
图2表示同一实施形态的电池电压测定装置的相对于1个电池部分的整体示意构成图。
图3是同一实施形态与以往例的暗电流的说明图。
图4表示以往例的电池电压测定装置的关键部分结构图。
图5表示同一以往例的电池电压测定装置的相对于1个电池部分的整体示意构成图。
图6是同一以往例的差分放大器的设定增益的说明图。
实施发明的最佳方式下面，参照图1～图3对实施本发明的电池电压测定装置的一实施形态进行说明。
在图1中，1 是作为测定对象的电池的二次电池，是串联连接多个(例如6个)电池单元构成模块的二次电池。借助于多个串联连接这种二次电池1，构成电动汽车和其它的电源装置。
2 是用于检测各二次电池1的两端电压而与各二次电池1连接的差分放大器。将每适当个数的差分放大器2、在图示的例中为每3个分为一组，形成组5(5-1～5-n)。并且，对各个组设置相互绝缘的接地端6(6-1～6-n)，并且分别各自接地(GND1～GNDn)，同时设置相互绝缘的控制电源7(7-1～7-n)(VCC1～VCCn)。通过绝缘型DC/DC变换器分别将各控制电源7(7-1～7-n)与电源变压器连接。并且将各控制电源7(7-1～7-n)连接在各差分放大器2的电源输入端2a和与之对应的接地端6(6-1～6-n)之间。
在图2中，各差分放大器2与A/D变换器3直接连接。A/D变换器3将差分放大器2的输出信号变换成数字信号，并向微型计算机4输出。4是根据输入的数字信号检测出各二次电池1的两端电压的微型计算机。
在前述的结构中，将各二次电池1的两端电压输入到差分放大器2中，将对应于各二次电池1的两端电压的输出电压信号(模拟信号)输入到A/D变换器3中，并用A/D变换器3变换成数字信号，并向微型计算机4输出。微型计算机4用必要的读取时间，将输入的数字信号变换成电压值，并根据该电压值检测出二次电池1的两端电压。这样，因借助于检测出串联连接多个二次电池1的电源装置的各二次电池1的输出电压，能经常确实地把握各二次电池1的各自的状态，所以能稳定地确保电源装置的可靠性。
在本实施形态中，因将适当数量的前述差分放大器2分成一组，分成组5-1～5-n，将对各个组相互绝缘的控制电源7(7-1～7-n)连接在对各组5-1～5-n相互绝缘状态的接地端6(6-1～6-n)(GND1～GNDn)和其各差分放大器2的电源输入端2a之间，对每个组加上控制电压(VCC1～VCCn)，所以各组5-1～5-n内加在各差分放大器2的输入端上的电压(图6的电压Va)相对于各自的接地端6(6-1～6-n)(GND1～GNDn)的电压降低。因此，差分放大器2的增益设定范围增宽，不必要设置在以往例中设置的增益校正放大器，因此，能大幅度降低成本。
此外，借助于减少各个组5内的差分放大器2的数量(在本实施形态中是3)，则由图3(a)所示的等效电路供给暗电流。也就是说，以VB1～VB9表示各个二次电池1的电池电压，R表示差分放大器2侧的等效阻抗，I1～I9表示来自各个二次电池1的暗电流，例如，假设VB1～VB9为15V，R为1MΩ，则I1＝I3＝I4＝I6＝I7＝I9＝22.5μA，I2＝I5＝I8＝30.0μA，各二次电池1的暗电流最大为30.0μA，与以往相比大幅度地降低，而且暗电流的差最大为7.5μA(最大暗电流值30.0μA的25％)。
因此，暗电流值减小，并且即使长时间没有充电而放置也难于引起电池的劣化。此外，暗电流值的差别也减小到最大暗电流值的25％，能不必缩小电池的使用范围也能防止发生电池的过充电和过放电，同时也不会发生由于剩余容量差而产生的过放电。
工业上的实用性如前所述，采用本发明，则不必对于各差分放大器设置增益校正放大器，能降低成本。此外，由于能减小最大暗电流值并且也能减小其差别，使得为了防止由于电池的剩余容量差产生的过放电、过充电而设定的电池的使用范围更加宽，所以作为电源装置的电池电压测定装置是有用的。
权利要求
1.一种电池电压测定装置，对串联连接的多个电池各自的电压进行测定，其特征在于，对每个电池(1)设置差分放大器(2)，得到对应于其两端电压，将适当个数的差分放大器(2)进行分组，在各个组(5)中设置相互绝缘的接地端(6)，同时设置相互绝缘的控制电源(7)，并将各控制电源(7)连接在各个组(5)的各差分放大器(2)的电源输入端(2a)和接地端(6)之间。
2.如权利要求1所述的电池电压测定装置，其特征在于，将各差分放大器(2)的输出端与对输出电压信号进行模数变换的A/D变换手段(3)直接连接，将A/D变换手段(3)与根据其输出信号检测电池电压的手段(4)连接。
全文摘要
本发明揭示一种电池电压测定装置,对每个电池(1)设置差分放大器(2)得到对应于其两端电压的输出电压,将适当个数的差分放大器(2)进行分组,分成组(5),在各个组(5)中设置相互绝缘的接地端(6),同时设置相互绝缘的控制电源(7),并将各控制电源(7)连接在各个组(5)的各差分放大器(2)的电源端(2a)和接地端(6)之间。
文档编号H02J7/00GK1241259SQ98801435
公开日2000年1月12日 申请日期1998年9月30日 优先权日1997年9月30日
发明者鳥井祐次, 中西利明 申请人:松下电器产业株式会社