专利名称：电压监测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电池的电压监测器。
背景技术：
传统上存在具有检测阈值的自发改变以便检测电池过充电和/或过放电的功能的电池控制器，作为其实例，第一专利文献中提出了这样的电池控制器。具体地，第一专利文献中公开的此结构是检测电池的电压，以及把检测的电压与阈值相比较。当把电池电压与阈值相比较时，此结构使阈值从它的原始值强制偏移恒定值，即， 切换一级阈值。随后，电压控制器在阈值与电池电压之间的大小关系无论阈值的强制偏移如何均不反转时确定在阈值中存在大的自发改变。这使得可以检测阈值的特性偏移。以上讨论的技术专利文献第一专利文献:2003-92840
发明内容
技术问题然而，在以上传统技术中，当使阈值偏移一级时，即使在阈值中的自发改变使阈值的特性偏移的情况下，用于使阈值偏移的装置的故障也会引起阈值与电池电压之间的大小关系反转。因此，传统技术存在问题；此问题是确定阈值的特性偏移的可靠性低。鉴于以上方面，本发明的目的是提供能够改进确定阈值的特性偏移的可靠性的电压监测器。技术方案为了实现上述的这种目的，根据权利要求1的发明是用于基于监测器阈值而监测电池的电压以及用于基于第一和第二诊断阈值而诊断电池的电压的电压监测器。所述电压监测器包括第一装置，用于获得电池的电压与监测器阈值和第一诊断阈值中任一个之间的第一相对的相互关系，以及输出表示获得的第一相对的相互关系的第一信息。所述电压监测器包括第二装置，用于获得电池的电压与监测器阈值和第二诊断阈值中任一个之间的第二相对的相互关系，以及输出表示获得的第二相对的相互关系的第二信息。所述电压监测器包括阈值切换装置，用于在执行监测时把第一装置使用的阈值切换为监测器阈值以及把第二装置使用的阈值切换为监测器阈值，以及用于在执行诊断时把第一装置使用的阈值切换为第一诊断阈值以及把第二装置使用的阈值切换为与第一诊断阈值相同的第二诊断阈值。所述电压监测器包括差错检测装置，用于在已把第一和第二阈值切换为相同值之后接收从第一装置输出的第一信息以及从第二装置输出的第二信息；以及在第一装置的第一信息与第二装置的第二信息不同的情况下检测出在阈值切换装置切换的阈值中存在差错。因为构成了在阈值切换装置把第一和第二装置使用的第一诊断阈值和第二诊断
4阈值切换为相同值用于诊断时把来自第一装置和第二装置的第一信息和第二信息相对比较的双工系统，所以第一信息和第二信息在不存在特性偏移的情况下彼此相同。如果存在特性偏移，第一信息与第二信息不同。具体地，检测出第一信息与第二信息不同允许检测第一装置和第二装置中任一个的阈值的特性偏移。因而，可以改进确定阈值的特性偏移的可靠性。在权利要求2中描述的发明中，阈值切换装置在数个级别中切换第一诊断阈值和第二诊断阈值。因为在数个级别中切换第一诊断阈值和第二诊断阈值，所以可以把在每个级别的诊断阈值中的每个诊断阈值与电池的电压相比较。具体地，即使在一个级别中切换的阈值与电池电压之间的大小关系不反转的情况下，在数个级别中细微切换阈值也由于阈值的特性偏移而在比较装置中的任一个中获得代表阈值与电池电压之间的大小关系被反转的比较结果，以及在比较装置中的另一个中获得代表大小关系不被反转的比较结果。因而，可以改进确定阈值的特性偏移的准确性。特别地，如果保持电池电压不改变，则相对于恒定电池电压逐步切换阈值允许阈值和电池电压之间的大小关系反转。在权利要求3中描述的发明中，差错检测装置在第一比较装置的第一信息和第二比较装置的第二信息在数个级别中的两个或更多个级别中彼此不同的情况下检测出在监测器阈值中存在差错。因为在检测出第一信息和第二信息彼此连续不同时存在差错，所以可以防止错误检测。因而，可以改进确定阈值特性偏移的准确性。在权利要求4中描述的发明中，第一装置包括第一电压分压装置，用于输出与监测器阈值和第一诊断阈值中的一个对应的电压作为电池的电压的分压电压；第一参考电压源，用于输出第一参考电压；以及第一比较器，用于接收第一电压分压装置的分压电压和第一参考电压源的第一参考电压，以及用于输出第一电压分压装置的分压电压与第一参考电压源的第一参考电压之间比较的结果作为第一信息，第二装置包括第二电压分压装置，用于输出与监测器阈值和第二诊断阈值中的一个对应的电压作为电池的电压的分压电压；第二参考电压源，用于输出第二参考电压；以及第二比较器，用于接收第二电压分压装置的分压电压和第二参考电压源的第二参考电压，以及用于输出第二电压分压装置的分压电压与第二参考电压源的第二参考电压之间比较的结果作为第二信息，以及阈值切换装置切换第一电压分压装置的电压分压比率和第二电压分压装置的电压分压比率以把第一装置使用的阈值切换为第一诊断阈值，以及把第二装置使用的阈值切换为第二诊断阈值。以上叙述的第一装置和第二装置中每个的配置允许电池电压与阈值之间相对的相互关系的输出。
在权利要求5中描述的发明中，把第一和第二诊断阈值设置为在电池要使用的电压范围内。这使得可以防止第一和第二诊断阈值中的每个在从电池电压的最低值至最高值的总范围内的逐步切换。在权利要求6中描述的发明中，第一装置包括第一电压分压装置，用于分压参考电压以输出与监测器阈值和第一诊断阈值中的一个对应的分压电压；以及第一比较器，用于接收第一电压分压装置的分压电压和电池的电压，以及把分压电压与电池的电压相比较以输出比较的结果作为第一信息，第二装置包括第二电压分压装置，用于分压参考电压以输出与监测器阈值和第二诊断阈值中的一个对应的分压电压；以及第二比较器，用于接收第二电压分压装置的分压电压和电池的电压，以及把分压电压与电池的电压相比较以输出比较的结果作为第二信息，以及阈值切换装置切换第一电压分压装置的电压分压比率和第二电压分压装置的电压分压比率中的每个以把第一装置使用的阈值切换为第一诊断阈值、以及把第二装置使用的阈值切换为第二诊断阈值。以上叙述的第一装置和第二装置中每个的配置允许输出电池电压与对应于阈值的分压电压之间相对的相互关系作为电池电压与阈值之间比较的结果。
图1是根据本发明实施例的包括电压监测器的电压监测系统的总体结构视图；图2是表示在第一和第二切换单元中不存在阈值特性偏移时第一和第二比较器的输入和输出的时序图；图3是表示在第一和第二切换单元中存在阈值特性偏移时第一和第二比较器的输入和输出的时序图；以及图4是示出了根据本发明实施例修改的包括电压监测器的电压监测系统的结构的一部分的视图。
具体实施例方式将在下文中参照附图描述本发明的实施例。图1是根据本发明实施例的包括电压监测器的电压监测系统的总体结构视图。如图1中所示，电压监测系统包括电池10和电压监测器20。电池10是能够生成恒定电压的电压源。此电池10例如用作用于驱动负载的电源或者用于电子器件的电源。作为电池10，例如，可以使用不可充电的主电池或者可充电的副电池。在此实施例中，使用锂离子副电池。电压监测器20具有过充电和过放电检测功能和自诊断功能，过充电和过放电检测功能用于检测作为副电池的电池10过充电和过放电，自诊断功能用于诊断用于检测过充电和过放电的阈值的特性偏移。
过充电和过放电检测功能是把电池10的电压与预定值(阈值)相比较从而监测电池10电压的功能。当电池10是副电池时，电压监测器20监测包括电池10的电压是否在用于检测过充电的恒定值(阈值)与用于检测过放电恒定值(阈值)之间。自诊断功能是检测是否由于任何起因(如，电路故障)改变了用于检测过充电和过放电的阈值的功能。具体地，自诊断功能使用用于诊断用于检测过充电和过放电的阈值中是否存在故障的诊断阈值来检测异常，如，构成过充电和过放电检测功能的每个单元中的扰动和故障。以上叙述的电压监测器20装备有监测器电路部件30和微型计算机40。监测器电路部件30包括第一监测器电路50和第二监测器电路60，这些第一和第二监测器电路50和60构成双工电路。具体地，第一监测器电路50和第二监测器60的配置相同。把监测器电路部件30设计成IC (集成电路)。第一监测器电路50适用于把阈值与电池10的电压相比较以输出比较结果，并且设置有第一切换单元51、第一参考电压源52以及第一比较器53。第一切换单元51操作用于根据电池10的电压生成与阈值对应的阈值电压。为此， 第一切换单元51连接在和电池10的正电位电相连的第一线路31与和电池10的负电位电相连的第二线路32之间。以上叙述的第一切换单元51装备有多个电阻器55和多个开关56以生成阈值电压作为阈值。电阻器阳串联连接在第一线路31与第二线路32之间。每个开关56被设计成例如电阻器元件和/或晶体管，并且具有输入端子和输出端子。每个开关56适用于在控制下接通和关断以准许输入与输出端子之间的电流导通以及抑制它们之间的电流导通。把开关56的数量设置为比电阻器55的数量少一个。在相邻电阻器55对之间存在连接点。通过每个连接点，连接相应开关56的输入端子。这使得开关 56彼此并联连接。各开关56的输出端子彼此共同相连，其与第一比较器53的非反相输入端子(+端子)相连。在此实施例中，i^一个电阻器55al至55all串联连接，十个开关56al至56al0中的每个开关与相应的电阻器阳对的连接点相连。电阻器阳中处于最靠近第二线路32的开关56al0是用于过充电检测的开关56。相对比地，开关56中处于最靠近第一线路31的开关56al是用于过放电检测的电阻器。当接通开关56中的任一个开关时，电阻器55分压电池10的电压，把分压的电压输入到第一比较器53的非反相输入端子作为阈值电压。因而，当接通开关56中最靠近第一线路31的开关56时，把与第一线路31相连的一个电阻器55以及与第二线路32相连的十个电阻器阳的分压电压输入到第一比较器53作为过放电检测阈值，即，阈值电压。如上所述，开关56之间的切换允许从第一切换单元51向第一比较器53输出与过充电检测阈值、第一至第八阈值以及过放电检测阈值中的任一个对应的分压电压作为阈值电压。把这些过充电检测阈值、第一至第八阈值以及过放电检测阈值设置为在电池10 的电压范围内。当使用锂离子电池作为电池10时，把过放电检测阈值设置为例如4. 25V，把过充电检测阈值设置为例如1.75V。因而，把第一至第八阈值设置为在过充电检测阈值与过放电检测阈值之间的电池10的使用范围(如，从1. 75V至4. 25V的范围)内。
另外，第一至第八阈值允许电压监测器20执行自诊断以便检测阈值的特性偏移。 把第一至第八阈值设置成使得恒定值逐步偏移。例如，当把恒定值设置为0. IV时，确定第一至第八阈值以使得把第一与第二阈值之间的差值设置为0. IV，以及把第二与第三阈值之间的差值设置为0. IV。换言之，确定电阻器55al至55all的阻抗以使得第一至第八阈值逐步地改变恒定值。在此实施例中，对于自诊断，从最高第一阈值至最低第八阈值逐步切换第一至第八阈值。如上所述，第一至第八阈值被设置为在电池10使用的电压的范围内，以及可以在电压范围内逐步切换。以此方式设置每个阈值防止诊断阈值从电池10电压的最低值至最高值逐步切换。第一参考电压源52是用于生成恒定的第一参考电压的电压源。第一参考电压源 52连接在第二线路32与第一比较器53的反相输入端子(-端子)之间。第一比较器53具有非反相输入端子、反相输入端子以及输出端子。当从第一切换单元51输入阈值电压以及从第一参考电压源52输入第一参考电压时，第一比较器53适用于输出它们之间比较的结果作为第一输出。可以使用比较器作为第一比较器53。如上所述，把第一参考电压输入到反相输入端子，把阈值电压输入到非反相输入端子。因而，当阈值电压高于第一参考电压时，获得高电平信号，当阈值电压低于第一参考电压时，获得低电平信号。第二监测器电路60与第一监测器电路50 —起构成双工电路。第二监测器电路60 的电路配置与第一监测器电路50的电路配置一样。具体地，第二监测器电路60适用于把阈值与电池10的电压相比较以输出比较结果，并且设置有第二切换单元61、第二参考电压源62以及第二比较器63。第二切换单元61如同第一切换单元51 —样操作用于根据电池10的电压生成与阈值对应的阈值电压，并且连接在第一线路31与第二线路32之间。结构与第一切换单元 51 一样的第二切换单元61具有多个电阻器65al至65all以及多个开关66al至66al0。电阻器65al至65all与开关66al至66al0之间的连接配置与电阻器55al至与56al至56al0之间的连接配置相同。各开关66的输出端子彼此共同相连，其与第
二比较器63的非反相输入端子(+端子)相连。开关66的配置与第一切换单元51的开关 56的配置相同。把第二切换单元61中的过充电检测阈值、第一至第八阈值以及过放电检测阈值设置为与第一切换单元51中的过充电检测阈值、第一至第八阈值以及过放电检测阈值相同。开关66之间的切换允许从第二切换单元61向第二比较器63输出与过充电检测阈值、 第一至第八阈值以及过放电检测阈值中的任一个对应的分压电压作为阈值电压。第二参考电压源62和第一参考电压源52 —样是用于生成恒定第二参考电压的电压源。第二参考电压源62生成的第二参考电压与第一参考电压源52生成的第一参考电压相同。第二参考电压源62连接在第二线路32与第二比较器63的反相输入端子(-端子) 之间。当从第二切换单元61输入阈值电压以及从第二参考电压源62输入第二参考电压时，第二比较器63适用于输出它们之间比较结果作为第二输出。可以如同第一比较器53 一样使用比较器作为第二比较器63。
把第二参考电压输入到第二比较器63的反相输入端子，把阈值电压输入到非反相输入端子。因而，当阈值电压高于第二参考电压时，第二输出变成高电平信号，当阈值电压低于第二参考电压时，第二输出变成低电平信号。如上所述，第一监测器电路50和第二监测器电路60在配置上彼此相同。即，监测器电路30装备有这种双工电路。微型计算机40装备有时钟、CPU、ROM、EEPROM、RAM等。时钟适用于生成周期性连续脉冲作为时钟信号。CPU适用于以时钟信号的速率(周期)运行ROM等中存储的程序的指令。例如，CPU执行过放电/过充电监测过程以及用于检测阈值的特性偏移的自诊断过程。微型计算机40在功能上装备有用于执行过放电/过充电监测过程以及用于检测阈值的特性偏移的自诊断过程的阈值切换部件41和差错检测部件42。可以通过硬件电路、 硬件和/或计算机中安装的程序实施阈值切换部件41和差错检测部件42。阈值切换部件41适用于通过向第一和第二切换单元51和61输出指令来切换第一切换单元51的每个开关56的通/断以及第二切换单元61的每个开关66的通/断。具体地，阈值切换部件41操作用于切换第一切换单元51的电压分压比率，以及切换第二切换单元61的电压分压比率。注意，“第一切换单元51的电压分压比率”是串联连接的i^一个电阻器55al至在第一线路31侧的电阻器与在第二线路32侧的电阻器之间的比率。例如，与过放电
检测阈值对应的电压是与第一线路31相连接的一个电阻器55以及其余串联连接的十个电阻器55a2至55all的分压电压。在此情形中，“切换第一切换单元51的电压分压比率”是接通与和第一线路31相连的电阻器55al与和电阻器55al相连的电阻器55a2之间的连接点相连的开关56al，以及关断其余开关56a2至56al0。在“第二切换单元61的电压分压比率”和“切换第二切换单元61的电压分压比率”中也是同样。具体地，当微型计算机40监测过充电/过放电时，阈值切换部件41向第一切换单元51输出用以在开关56之间切换的指令，以及向第二切换单元61输出用以在开关66之间切换的指令以使得第一和第二切换单元51和61中的每个输出与过充电检测阈值或过放电检测阈值对应的阈值电压。微型计算机40基于从第一和第二监测器电路50和60输入的第一输出和第二输出执行电池10过充电/过放电的确定。当微型计算机40执行阈值特性偏移的自诊断时，阈值切换部件41把第一监测器电路50使用的阈值以及第二监测器电路60使用的阈值切换为相同值。具体地，阈值切换部件41向第一和第二切换单元51和61中的每个输出用以通过同样方式按顺序切换开关56和开关66以逐步输出从第一阈值至第八阈值的阈值电压的指令。这使得从第一和第二切换单元51和61输出的阈值电压逐步类似地偏移。差错检测部件42适用于在第一监测器电路50的比较结果(第一输出)与第二监测器电路60的比较结果(第二输出)不同的情况下检测出在阈值中存在差错。用语“在阈值中存在差错”意思是，在第一监测器电路50中，在第一切换单元51、第一参考电压源51以及第一比较器53中的任一个中出现差错使得存在阈值的特性偏移。在第二监测器电路60中也是同样。即，差错检测部件42在第一输出与第二输出不同的情况下检测出第二切换单元61或第一切换单元51中阈值的特性偏移。具体地，差错检测部件42在阈值切换部件41使第一和第二切换单元51和61中每个的阈值偏移一个级别之后接收从第一比较器53输出的比较结果以及从第二比较器63 输出的比较结果。差错检测部件42在第一比较器53的比较结果与第二比较器63的比较结果不同的情况下检测出在阈值中存在差错。因为阈值是从第一阈值至第八阈值，所以差错检测部件42在每次使阈值逐步偏移时顺序地执行各比较器53和63的第一输出与第二输出之间的比较。第一输出在第一监测器电路50或第二监测器电路60中均不存在阈值的特性偏移的情况下与第二输出相同，而在第一监测器电路50或第二监测器电路60中存在阈值的特性偏移的情况下与第二输出不同。因而，差错检测部件42检测出各输出彼此不同而允许在第一监测器电路50或第二监测器电路60中引起阈值的特性偏移。这些是根据此实施例的包括电压监测器20的电压监测系统的总体配置。接下来，将描述电压监测器20的监测操作，即，过充电/过放电检测操作。例如在把电压监测器20通电或断电、或者电压监测器20接收外部指令时开始电压监测器20的监测操作或者过充电/过放电检测操作。当执行过充电/过放电检测功能时，电压监测器20在过充电检测模式和过放电检测模式中工作。在此实施例中，当把电压监测器20通电或断电、或者电压监测器20接收外部指令时，电压监测器20适用于首先执行过充电检测功能，以及在过充电检测功能完成之后，执行过放电检测功能。当电压监测器20在过充电检测模式中开始工作时，从阈值切换部件41去往第一监测器电路50的第一切换单元51的指令在开关56之间切换，从阈值切换部件41去往第二监测器电路60的第二切换单元61的指令在开关66之间切换。这使得从第一和第二切换单元51和61中的每个输出与过充电检测阈值对应的阈值电压。在比较器53和63中的每个，把与过充电检测阈值对应的阈值电压与第一和第二参考电压中相应的一个相比较。把比较的结果从比较器53和63中的每个输入到微型计算机40。因为第一和第二参考电压中的每个恒定，所以与电池10的电压分压值对应的阈值电压与第一和第二参考电压中的每个之间的相对比较充分意味着电池10的电压与增加了电池电压与阈值电压之间差值的第一和第二参考电压中的每个之间的相对比较。在微型计算机40中，通过第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是高电平还是低电平来确定电池10的电压是否过充电。当电池10的SOC是正常值时，与过充电检测阈值(很低的分压值)对应的根据电池电压而改变的阈值电压低于第一和第二参考电压中的每个。因而，第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是低电平，并且从第一和第二比较器53和63输出。因此确定在电池10中不存在过充电。另一方面，当电池10的SOC变成例如它的上限时，与过充电检测阈值对应的根据电池电压而改变的阈值电压变得高于第一和第二参考电压中的每个。因而，第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是高电平，并且从第一和第二比较器53和63输出。因此确定在电池10中存在过充电。
在过充电检测功能完成之后，当电压监测器20在过放电检测模式中开始工作时， 从阈值切换部件41去往第一监测器电路50的第一切换单元51的指令在开关56之间切换，从阈值切换部件41去往第二监测器电路60的第二切换单元61的指令在开关66之间切换。这使得从第一和第二切换单元51和61中的每个输出与过放电检测阈值对应的阈值电压。在比较器53和63中的每个，把与过放电检测阈值对应的阈值电压与第一和第二参考电压中相应的一个相比较。把比较的结果从比较器53和63中的每个输入到微型计算机40。在微型计算机40中，通过第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是高电平还是低电平来确定电池10的电压是否过放电。当电池10的SOC是正常值时，与过放电检测阈值(接近电池电压的高分压值)对应的根据电池电压而改变的阈值电压高于第一和第二参考电压中的每个。因而，第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是高电平，并且从第一和第二比较器53和63输出。因此确定在电池10中不存在过放电。另一方面，当电池10的SOC变成例如它的下限时，过放电检测阈值对应的根据电池电压而改变的阈值电压变得低于第一和第二参考电压中的每个。因而，第一和第二比较器53和63的第一和第二输出是低电平，并且从第一和第二比较器53和63输出。因此确定在电池10中存在过放电。注意，在此实施例中，基于第一和第二监测器电路50和60的各输出来执行过充电检测和过放电检测，但是可以只基于第一和第二监测器电路50和60中任一个的输出来执行过放电检测。接下来，将参照图2和3描述电压监测器20的自诊断操作。图2是表示在第一和第二切换单元51和61中不存在阈值的特性偏移时第一和第二比较器53和63的输入和输出时序的图。图3是表示在第一和第二切换单元51和61中存在阈值的特性偏移时第一和第二比较器53和63的输入和输出时序的图。当电压监测器20在自诊断模式中开始时，向第一和第二切换单元51和61中的每个，在同一时刻从阈值切换部件41输出同样信息的第一指令。注意，“第一指令”是用以使得切换单元51和61中的每个输出与第一阈值对应的阈值电压的指令。这使得切换第一切换单元51的开关56以分压电池10的电压以使得从第一切换单元51输出与第一阈值对应的阈值电压。类似地，切换第二切换单元61的开关66以分压电池10的电压以使得从第二切换单元61输出与第一阈值对应的阈值电压。在第一比较器53中，把从第一参考电压源52输入的第一参考电压与从第一切换单元51输入的阈值电压相比较。把比较的结果输出到差错检测部件42作为第一输出。类似地，在第二比较器63中，把从第二参考电压源62输入的第二参考电压与从第二切换单元 61输入的阈值电压相比较。把比较的结果输出到差错检测部件42作为第二输出。在此情形中，如果阈值电压大于第一和第二参考电压中的每个，则第一和第二输出中的每个是高电平信号。否则，如果阈值电压低于第一和第二参考电压中的每个，则第一和第二输出中的每个是低电平信号。在差错检测部件42中，把从第一比较器53输入的第一输出和从第二比较器63输入的第二输出彼此相比较。
在恒定时间段之后，在同一时刻输出第二指令。第二指令是用以使得切换单元51 和61中的每个输出与第二阈值对应的阈值电压的指令。与在输出第一指令时一样，把第一比较器53的第一输出和第二比较器63的第二输出输入到差错检测部件42以彼此相比较。第二指令之后每恒定时间段，从阈值切换部件41连续输出第三指令、第四指令、…、以及第八指令。因而，在第一和第二切换单元51和61中的每个中，通过与指令对应的电压分压比率中的每个电压分压比率来分压电池10的电压。即，从第一阈值至第八阈值连续切换第一和第二切换单元51和61中每个的阈值，并连续输出与各阈值对应的阈值电压。如上所述，在第一和第二切换单元51和61中的每个中，从第一阈值至第八阈值逐步切换阈值以使得输出分别对应于阈值的阈值电压。换言之，第一和第二切换单元51和61 逐步地相对改变各第一和第二参考电压。执行逐步切换各第一和第二切换单元51和61的阈值的自诊断模式。图2中示出了在第一和第二监测器电路50和60中不存在阈值的特性偏移的情况下切换单元51和61 中每个的输入/输出。图2中示出的上下时序图中上时序图的竖直轴代表第二比较器63或第一比较器 53的反相输入端子(-端子)处的电压以及第二比较器63或第一比较器53的非反相输入端子(+端子)处的电压。下时序图的竖直轴代表第二比较器63的第二输出或第一比较器 53的第一输出的输出电压。上下时序图中每个时序图的水平轴代表每个阈值从第一阈值至第八阈值的切换级别。如上所述，第一切换单元51在配置上与第二切换单元61完全相同，第一和第二参考电压源52和62生成的第一和第二参考电压彼此完全相同。因而，如果在第一和第二监测器电路50和60中不存在阈值的特性偏移，则向第一比较器53输入的第一参考电压和阈值电压具有图2中示出的波形；这些波形与向第二比较器63输入的第二参考电压和阈值电压的波形相同。当阈值切换部件41从第一阈值逐步切换第一和第二切换单元51和61中每个的输出时，如果例如与第一至第五阈值中每个对应的阈值电压具有大于第一和第二参考电压的大小关系，则第一比较器53的第一输出和第二比较器63的第二输出具有同样的高电平输出电压。即，第一和第二比较器53和63的比较结果是同样的高电平输出电压。如果在第六阈值处，与第六阈值对应的阈值电压与第一和第二参考电压之间的大小关系反转使得阈值电压低于第一和第二参考电压，则第一比较器53的第一输出和第二比较器63的第二输出是同样的低电平输出电压。即，从第五阈值至第六阈值的切换时刻是比较器53和63的每个输出的反转时刻，并且第一和第二比较器53和63的比较结果是同样的低电平输出电压。如上所述，如果在第一和第二监测器电路50和60中不存在阈值的特性偏移，则第一比较器53的输入/输出和第二比较器63的输入/输出如图2中所示彼此相同。因而， 差错检测部件42确定第一监测器电路50的从第一至第八阈值的比较结果与第二监测器电路60的从第一至第八阈值的比较结果相同，并且根据该确定，检测出在第一和第二监测器电路50和60中不存在异常。另一方面，如果在第一和第二监测器电路50和60中存在阈值的特性偏移，则切换单元51的输入/输出与第二切换单元61的输入/输出不相同。由于例如第二参考电压源 62或第一参考电压源52的特性的改变、各电阻器55的阻抗的变化等而存在阈值的特性偏移。例如，将描述在第一监测器电路50中存在阈值的特性偏移而在第二监测器电路 60中不存在阈值的特性偏移的情形。第一监测器电路50中阈值的特性偏移是使第一切换单元51的输出显著偏移恒定值。具体地，如图3中所示，第一监测器电路50的第一比较器 53的非反相输入端子(+端子)处的电压比第二比较器63的非反相输入端子处的电压大恒定值。注意，图3中所示上下时序图的竖直与水平轴之间的关系与图2中示出的关系一样。当阈值切换部件41从第一阈值逐步切换第一和第二切换单元51和61中每个的输出时，如果例如与第一至第五阈值中每个对应的阈值电压具有大于第二监测器电路60 中第二参考电压的大小关系，则第一比较器53的第一输出和第二比较器63的第二输出是同样的高电平输出电压。即，第一和第二比较器53和63的比较结果是同样的高电平输出电压。然而，当把第一和第二切换单元51和61中每个的输出切换为第六阈值时，阈值电压与第二参考电压之间的大小关系在没有阈值的特性偏移的第二监测器电路60中反转， 但是阈值电压与第一参考电压之间的大小关系在具有阈值的特性偏移的第一监测器电路 50中不反转。为此，第二比较器63的第二输出是低电平信号，但是作为第一比较器53的第一输出，保持高电平信号。即，从第五阈值至第六阈值的切换时刻是第二监测器电路60的反转时刻。类似地，当阈值切换部件41把切换单元51和61中每个的输出切换为第七阈值时，并保持高电平信号作为第一比较器53的第一输出，保持低电平信号作为第二比较器63 的第二输出。即，在第六和第七阈值的每个处第一比较器53的比较结果和第二比较器63 的比较结果彼此不同。此后，当阈值切换部件41把切换单元51和61中每个的输出切换为第八阈值时， 阈值电压与第一参考电压之间的大小关系在具有阈值特性偏移的第一监测器电路50中反转。为此，作为第一比较器53的第一输出，保持低电平信号，而作为第二比较器63的第二输出，自向第六阈值的切换时刻起保持了低电平信号。S卩，从第七阈值至第八阈值的切换时刻是第一监测器电路50的反转时刻。如上所述，如果在第一监测器电路50中存在阈值的特性偏移，则第一比较器53的输入/输出和第二比较器63的输入/输出如图3中所示，在第六和第七阈值的每个处比较器53的比较结果与比较器63的比较结果不同。因而，差错检测部件42确定第一监测器电路50的从第一至第八阈值的比较结果与第二监测器电路60的从第一至第八阈值的比较结果不同，并且根据该确定，检测出在第一和第二监测器电路50和60中存在异常。S卩，差错检测部件42基于第一输出的反转时刻与第二输出的反转时刻之间的差异检测出存在阈值的特性偏移。以此方式，检测出存在阈值的特性偏移。如上所述，此实施例特征在于向第一和第二监测器电路50和60的第一和第二切换单元51和61中的每个输出用于输出与第一至第八阈值中的每个对应的阈值电压的同样指令；以及通过由差错检测部件42把第一比较器53的每个输出与第二比较器63的相应输出相比较检测出在监测器电路50和60中的每个中存在阈值的特性偏移。因为构成了通过第一和第二监测器电路50和60诊断电池10的电压的双工电路， 所以可以检测出在第一和第二监测器电路50和60中的任一个中存在阈值的特性偏移。因而，可以改进确定阈值的特性偏移的准确性。此实施例特征在于在第一和第二切换单元51和61的每个中在从第一阈值至第八阈值的八个级别之间切换以便检测阈值的特性偏移。因为在阈值的数个级别之间切换，尽管存在阈值的特性偏移仍可以防止阈值与参考电压之间的大小关系不反转。具体地，即使在保持电池的电压不改变的情况下，也可以获得阈值与参考电压之间的大小关系反转的比较结果以及阈值与参考电压之间的大小关系不反转的比较结果。因而，可以基于这些比较结果检测出存在阈值的特性偏移。如上所述，阈值切换级别数量的增加可以提高确定阈值的特性偏移的准确性。注意，此实施例的描述与权利要求之间的对应关系是过充电检测阈值和过放电阈值对应于权利要求中的“监测器阈值”，第一监测器电路50对应于权利要求中的“第一装置”，第二监测器电路60对应于权利要求中的“第二装置”，第一切换单元51的第一至第八阈值对应于权利要求中的“第一诊断阈值”，第二切换单元61的第一至第八阈值对应于权利要求中的“第二诊断阈值”。另外，第一切换单元51对应于权利要求中的“第一电压分压装置”，第二切换单元 61对应于权利要求中的“第二电压分压装置”，阈值切换部件41对应于权利要求中的“阈值切换装置”，差错检测部件42对应于权利要求中的“差错检测装置”。(其它实施例)在实施例中，电压监测器20检测以副电池作为电池10的过充电/过放电，但是可以监测以主电池作为电池10的电压。如果电压监测器20监测主电池的电池，则要检测的电压对应于监测器阈值。在实施例中，第一和第二切换单元51和61中的每个被配置成在从第一阈值至第八阈值的八个级别之间切换用于自诊断阈值的特性偏移，但是可以把阈值以相同的恒定值切换至少一级。如果存在阈值的特性偏移，则只在单个级别中切换阈值可以检测在单个级别切换之前和之后各第一和第二比较器53和63的不同比较结果。在实施例中，因为构成了第一和第二监测器电路50和60的双工电路，所以可以把阈值切换部件41在第一和第二监测器电路50和60的每个中设置单个阈值(例如，第一阈值)时第一和第二比较器53和63的比较结果彼此相比较。如果存在单个阈值的宽的特性偏移，则各比较结果会在不使用逐步阈值切换的情况下彼此不同，使用单个阈值允许检测单个阈值的特性偏移。已使用副电池作为电池10描述了实施例。可以对于电动车辆(如，混合动力车辆)中安装的电池应用这种副电池。具体地，电压监测器20可以用来监测车辆中安装的电池的电压。如上所述，即使在保持电池10的电压不改变的情况下，逐步切换阈值也检测阈值的特性偏移。为此，可以在车辆停止(例如在交通灯处)期间、或者在点火开关关断之后诊断阈值的特性偏移。在此情形中，因为未移动车辆，所以可以在不受车辆行驶引起的噪声影响的情况下诊断阈值的特性偏移，因而提高确定阈值的特性偏移的准确性。实施例基于在第六阈值或第七阈值第一和第二比较器53和63的比较结果之间的差异而检测差错。在此差错检测方法中，差错检测部件42可以适用于在第一比较器53在第一至第八阈值中两个或更多个级别的比较结果与第二比较器63的相应比较结果连续不同的情况下检测出在阈值中存在差错。因为在确定第一比较器53的比较结果与第二比较器 63的相应比较结果连续不同时检测出差错，所以可以消除在一个级别的各比较结果由于任何起因而彼此不同的情形。因而，可以防止错误检测，从而提高确定阈值的特性偏移的准确性。在实施例中，过放电阈值高于第一阈值，过充电检测阈值低于第八阈值，但是这些检测阈值是实例。例如，过放电阈值可以在从第二阈值至第三阈值的范围内，过充电检测阈值可以在从第六阈值至第七阈值的范围内。在实施例中，按第一至第八阈值的值的降序切换，但是也可以按它们的值的升序切换。在实施例中，第一和第二比较器53和63中的每个把阈值对应的阈值电压(电池电压的分压值)与第一和第二参考电压中相应的一个相比较，但是本发明不限于该结构。具体地，如图4中所示，可以把第一比较器53配置成把电池电压与对应于过充电检测阈值、第一至第八阈值以及过放电阈值中的任一个的阈值电压相比较。在此修改中，通过按照第一电阻器^al对其余电阻器55a2至55all总和的比率从电压源分压恒定电压来获得过充电检测阈值。例如，在此修改中，把过充电检测阈值设置为4. 25V，把过放电阈值设
置为1.75V。第—二比较器63的配置与第一比较器53
标识描述
10电池
41阈值切换部件(阈值切换装置)
42差错 检测部件(差错检测装置)
50第—-监测器电路(第一比较装置)
51第—-切换单元(第一电压分压装置)
52第—-参考电压源
53第—化匕较器
60第二-监测器电路(第二比较装置)
61第二-切换单元(第二电压分压装置)
62第二-参考电压源
63第二-比较器
权利要求
1.一种用于基于监测器阈值而监测电池的电压以及用于基于第一诊断阈值和第二诊断阈值而诊断所述电池的电压的电压监测器，所述电压监测器包括第一装置，用于获得所述电池的电压与所述监测器阈值和所述第一诊断阈值中任一个之间的第一相对的相互关系，以及输出表示获得的第一相对的相互关系的第一信息；第二装置，用于获得所述电池的电压与所述监测器阈值和所述第二诊断阈值中任一个之间的第二相对的相互关系，以及输出表示获得的第二相对的相互关系的第二信息；阈值切换装置，用于在执行监测时把所述第一装置使用的阈值切换为所述监测器阈值以及把所述第二装置使用的阈值切换为所述监测器阈值，以及用于在执行诊断时把所述第一装置使用的阈值切换为所述第一诊断阈值以及把所述第二装置使用的阈值切换为与所述第一诊断阈值相同的第二诊断阈值；以及差错检测装置，用于在已把所述第一阈值和所述第二阈值切换为相同值之后接收从所述第一装置输出的第一信息以及从所述第二装置输出的第二信息；以及在所述第一装置的第一信息与所述第二装置的第二信息不同的情况下检测出在所述阈值切换装置切换的阈值中存在差错。
2.如权利要求1所述的电压监测器，其中，阈值切换装置在数个级别中切换所述第一诊断阈值和所述第二诊断阈值。
3.如权利要求2所述的电压监测器，其中，所述差错检测装置在第一比较装置在数个级别中的两个或更多个级别的比较结果和第二比较装置的比较结果彼此连续不同的情况下检测出在所述监测器阈值中存在差错。
4.如权利要求1至3中任一项所述的电压监测器，其中，第一装置包括第一电压分压装置，用于输出与所述监测器阈值和所述第一诊断阈值中的一个对应的电压作为所述电池的电压的分压电压；第一参考电压源，用于输出第一参考电压；以及第一比较器，用于接收所述第一电压分压装置的分压电压和所述第一参考电压源的第一参考电压，以及用于输出所述第一电压分压装置的分压电压与所述第一参考电压源的第一参考电压之间比较的结果作为所述第一信息， 第二装置包括第二电压分压装置，用于输出与所述监测器阈值和所述第二诊断阈值中的一个对应的电压作为所述电池的电压的分压电压；第二参考电压源，用于输出第二参考电压；以及第二比较器，用于接收所述第二电压分压装置的分压电压和所述第二参考电压源的第二参考电压，以及用于输出所述第二电压分压装置的分压电压与所述第二参考电压源的第二参考电压之间比较的结果作为所述第二信息，以及所述阈值切换装置切换所述第一电压分压装置的电压分压比率和所述第二电压分压装置的电压分压比率中的每个以把所述第一装置使用的阈值切换为所述第一诊断阈值，以及把所述第二装置使用的阈值切换为所述第二诊断阈值。
5.如权利要求1至4中任一项所述的电压监测器，其中，把所述第一诊断阈值和第二诊断阈值设置为在所述电池要使用的电压范围内。
6.如权利要求1至3中任一项所述的电压监测器，其中，所述第一装置包括 第一电压分压装置，用于分压参考电压以输出与所述监测器阈值和所述第一诊断阈值中的一个对应的分压电压；以及第一比较器，用于接收所述第一电压分压装置的分压电压和所述电池的电压，以及把分压电压与所述电池的电压相比较以输出比较的结果作为所述第一信息， 所述第二装置包括第二电压分压装置，用于分压参考电压以输出与所述监测器阈值和所述第二诊断阈值中的一个对应的分压电压；以及第二比较器，用于接收所述第二电压分压装置的分压电压和所述电池的电压，以及把分压电压与所述电池的电压相比较以输出比较的结果作为所述第二信息，以及所述阈值切换装置切换所述第一电压分压装置的电压分压比率和所述第二电压分压装置的电压分压比率中的每个以把所述第一装置使用的阈值切换为所述第一诊断阈值，以及把所述第二装置使用的阈值切换为所述第二诊断阈值。
全文摘要
在电压监测器中提供了各自具有相同配置的第一监测器电路50和第二监测器电路60。阈值切换部件41把各监测器电路50和60中提供的切换单元51和61中每个的阈值切换为相同值。比较器53和63中的每个把阈值与参考电压相比较以输出比较的结果。差错检测部件42把来自比较器53和63的各输出彼此相比较以检测监测器电路50和60中每个的阈值的特性偏移。
文档编号G01R19/165GK102576040SQ20108001024
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月28日 优先权日2009年9月29日
发明者佐佐木学, 沟口朝道, 泉纯太, 清水工, 真野亮, 石下晃生, 菊池义晃, 谷川圭介 申请人:丰田自动车株式会社, 株式会社电装