用于电池组的电压检测设备的制作方法

专利名称：用于电池组的电压检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于包括多个串联连接的单位电池的电池组的电压检测设备，所述电压检测设备被配置为检测电池组的每个单位电池的电压。
背景技术：
混合动力汽车或电动汽车装配有包括多个串联连接的蓄电池(单位电池)的电池组。在这种电池组中，必须单独地检测每个蓄电池单元的电压，以计算每个蓄电池单元的容量(capacity)和该蓄电池单元的保护管理。应当注意的是，用于这种应用的电池组包括相当大数量的串联连接的蓄电池。因此，在电池组中的蓄电池之间的特定连接位置处，电势变高。因此，用于蓄电池的电压检测设备被施加高电压。例如，JP-A-2008-145180公开了一种电压检测电路，其包括运算放大器、第一电容器、第二电容器、放电电路和开关设备。第一电容器具有连接到运算放大器的反相输入端子的一个端。第二电容器和放电电路连接在运算放大器的反相输入端子与运算放大器的输出端子之间。开关设备分别连接在每个单位电池的端子与第一电容器的另一端之间。在 JP-A-2008-145180的配置中，单位电池的正端子与第一电容器之间的开关设备和放电电路被激活以对第一电容器充电。此后，在放电电路去激活的状态下，取代于开关设备，单位电池的负端子与第一电容器之间的开关设备被激活，从而对单位电池的电压进行检测。JP-A-2001-56350公开了一种电压检测电路，其包括由与单位电池对应的多个串联连接的电容器构成的电容器组。在JP-A-2001-56350的配置中，提供在单位电池与电容器之间的路径中的每个开关设备被切断，以通过同时施加单位电池的电压来对相应的电容器进行充电。此后，按顺序从低电压侧电容器开始执行电压检测。当完成对一个电容器的电压检测时，对该电容器的电荷进行放电，从而通过这种方式连续地减小未检测的电容器的电势。JP-A-2008-145180和JP-A-2001-56350中公开的电压检测电路包括具有低电压配置的微计算机和运算放大器。然而，仍然向在这些电压检测电路中使用的半导体开关设备施加高电压。因此，不能在这些电压检测电路中使用诸如5V系统或3. 3V系统等的低电压过程。因此，在这种电压检测电路中，高电压晶体管是必须的，从而导致了电路的布局区域的增加。因此，电压检测电路的制造成本可能增加。

发明内容
鉴于前述问题和其它问题，本发明的目的是为电池组提供一种无需高电压晶体管的电压检测设备。根据本发明的一个方面，用于电池组的电压检测设备包括多个串联连接的单位电池，电压检测设备被配置为检测电池组的每个单位电池的电压，该电压检测设备包括具有被偏置为预定的参考电压的输入端子的运算放大器。该电压检测设备还包括第一电容器， 该第一电容器被分别提供给单位电池。该电压检测设备还包括第一开关设备，该第一开关设备中的每一个被提供在单位电池中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器中的相应一个的一端之间。该电压检测设备还包括第二开关设备，该第二开关设备中的每一个被提供在单位电池中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器中的相应一个的一端之间。该电压检测设备还包括第三开关设备，该第三开关设备中的每一个被提供在运算放大器的反相输入端子与第一电容器中的相应一个的另一端之间。该电压检测设备还包括并联地提供在运算放大器的反相输入端子与运算放大器的输出端子之间的第二电容器和第四开关设备。 该电压检测设备还包括控制单元，该控制单元被配置为通过按顺序执行下面的第一过程和第二过程来检测电压第一过程是打开与从电压检测的对象中排除的单位电池对应的第二开关设备和第三开关设备，闭合第四开关设备，以及闭合与单位电池中作为电压检测对象的一个对应的第一开关设备中的一个和第三开关设备中的一个，以对第一电容器中的相应一个进行充电；第二过程是打开第四开关设备，以及闭合单位电池中与作为电压检测对象的一个对应的第二开关设备中的一个而不是第一开关设备中的一个。根据本发明的另一方面，一种用于包括多个串联连接的单位电池的电池组的电压检测设备，该电压检测设备被配置为检测电池组的每个单位电池的电压，该电压检测设备包括具有被偏置为预定的参考电压的输入端子的运算放大器。该电压检测设备还包括第一电容器，该第一电容器被分别提供给单位电池。该电压检测设备还包括第一开关设备，该第一开关设备中的每一个被提供在单位电池中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器中的相应一个的一端之间。该电压检测设备还包括第二开关设备，该第二开关设备中的每一个被提供在单位电池中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器中的相应一个的一端之间。该电压检测设备还包括第三开关设备，该第三开关设备中的每一个被提供在运算放大器的反相输入端子与第一电容器中的相应一个的另一端之间。该电压检测设备还包括第四 A开关设备，该第四A开关设备被并联地提供在运算放大器的反相输入端子与运算放大器的输出端子之间。该电压检测设备还包括串联地提供在运算放大器的反相输入端子与运算放大器的输出端子之间的第二电容器和第四B开关设备。该电压检测设备还包括提供在第二电容器和第四B开关设备之间的公共连接点与被施加有恒定电压的电压线之间的第四 C开关设备。电压检测设备还包括控制单元，该控制单元被配置为通过按顺序执行下面的第一过程和第二过程来检测电压第一过程是打开与从电压检测的对象中排除的单位电池对应的第二开关设备和第三开关设备；闭合第四A开关设备和第四C开关设备；打开第四B开关设备；以及闭合与单位电池中作为电压检测的对象的一个对应的第一开关设备中的一个和第三开关设备中的一个，以对第一电容器中的相应一个进行充电；以及第二过程 打开第四A开关设备和第四C开关设备；闭合第四B开关设备；以及闭合与单位电池中作为电压检测的对象的一个对应的第二开关设备中的一个而不是第一开关设备中的一个。


通过下面参照附图给出的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中图1是示出了根据第一实施例的电压检测设备的框图；图2是示出了第一开关设备、第二开关设备和驱动电路的框图；图3是示出了电平位移电路的框图4是示出了非重叠信号生成电路的框图；图5是示出了非重叠信号生成电路的波形的时序图；图6是示出了表示开关设备的接通/切断状态和输出电压的波形的时序图；图7是示出了根据第二实施例的电压检测设备的框图；图8是示出了根据第二实施例的表示开关设备的接通/切断状态和输出电压的波形的时序图；图9是示出了根据第三实施例的电压检测设备的框图；图10是示出了根据第三实施例的表示开关设备的接通/切断状态和输出电压的波形的时序图；图11是示出了单元电压和差分输出电压之间的关系的图；图12是示出了根据第四实施例的电压检测设备的框图；图13是示出了根据第五实施例的电压检测设备的框图；以及图14是示出了根据第五实施例的表示开关设备的接通/切断状态和输出电压的波形的时序图。
具体实施例方式(第一实施例)如下所述，将参照图1至图6来描述本实施例。图1示出了用于电池组的电压检测设备的配置。电池组1被装配在混合动力汽车或电动汽车中，并且被配置为通过反相器向电动机供电。实际的电池组1包括例如大量串联连接的锂蓄电池、镍氢蓄电池(单位电池)等。在本实施例中，考虑到解释的方便，示出了低电压侧上的电池单元Bl至高电压侧上的电池单元B4。由于电池单元的容量的个体差别、电池单元的自放电特性的差别等等，锂蓄电池的电池单元在充电状态(充电状态soc)和单元电压方面可以不同。在这种电池组1中，必须单独检测每个蓄电池单元的电压，以计算每个蓄电池单元的容量和该蓄电池单元的保护管理，以实现例如电池电压的均衡。用于电池组1的电压检测设备2的端子TBO至TB4分别与电池单元Bl至B4的端子相连。端子TBO至TB4的电压分别由VO至V4表示。电压检测设备2检测电池组1的每个电池单元&ι(n = 1、2、3、4)的电压BVn(n = 1、2、3、4)并且通过输出端子TP来向A/D转换设备3输出由VOUT表示的检测电压。电压检测设备2可以是与诸如A/D转换设备3等的电路集成在一起的集成电路 (IC)。电压检测设备2包括运算放大器4，该运算放大器4被配置为操作相对于地(grand) 电势VSS指定的电源电压VDD的施加。运算放大器4的非反相输入端子通过电压生成电路 5偏压到参考电压VREF。第二电容器C2和第四开关设备SW4被并联地连接在运算放大器 4的反相输入端子与运算放大器4的输出端子之间。针对每个电池单元Bn，具有相同的配置的充电开关电路被提供在端子TOn与运算放大器4之间。例如，用于电池单元B4的充电开关电路包括连接在电池单元B4的高电压侧端子TB4、电池单元B4的低电压侧端子TB3和第一电容器ClD的一端之间的第一开关设备SWlD和第二开关设备SW2D。用于选择电池单元的第三开关设备SW3D被连接在与运算放大器4的反相输入端子连接的公共线CL和电容器ClD的另一端之间。电容器ClD的另一端被配置为通过第五开关设备SW5D接收用于电压钳位的电压VREF (被设置为等于参考电压)的施加。类似地，与其它电池单元&!对应的充电开关电路包括第一电容器Clx、第一开关设备SWlx、第二开关设备SWh、第三开关设备SW3x和第五开关设备SWh。后缀χ从充电开关电路的低电压侧开始以A、B、C、D的顺序对应于上面提到的η的1、2、3、4。每个开关设备包括例如MOS晶体管。控制电路(控制单元)6对开关设备执行切换操作。图2示出了第一开关设备SWlD和第二开关设备SW2D以及用于第一开关设备SWlD 和第二开关设备SW2D的驱动电路的配置，其中，第一开关设备SWlD和第二开关设备SW2D 位于电池组侧上并且位于第一电容器Clx的两侧上。电平位移电路7用于相对于作为参考电势的地电势VSS对从控制电路6输出的信号Sl进行隔离和电平位移。与控制电路6类似，如图3所示，电平位移电路7包括反相器8、反相器9、10和电容器11。反相器8相对于作为参考电势的地电势来操作电源电压VDD的施加。反相器9、10相对于作为参考电势的端子ΤΒ3的电势V3来操作电池单元Β4的电压VB4 ( = V4-V3)的施加。电容器11在这两个参考电势电路之间进行隔离。反相器9、10以环形连接。电容器11连接在反相器8的输出端子与反相器10的输入端子之间。当信号Sl被输入到反相器8中从而改变信号Sl的电平时，反相器10的输入电势通过电容器11被改变。通过这种方式，反相器10的输入电平超出阈值，从而将反相器10 的输出信号S2进行反相。信号S2通过反相器9被反相并且被施加到反相器10的输入端子。因此，以稳定的方式来输出信号S2。具有作为参考电势的地电势VSS的驱动电路可以用于第三开关设备SW3x、第四开关设备SW4和第五开关设备SWh，并且因此，电平位移电路 7是不必要的。如图1所示，开关设备SWlD和SW2D分别是例如低电压PMOS晶体管和低电压匪OS 晶体管。参照图4，非重叠信号生成电路12输入信号S2，产生驱动信号S3、S4。参照图2， 非重叠信号生成电路12向开关设备SW1D、SW2D输出所生成的驱动信号S3、S4，从而根据所生成的电平仅激活开关设备SW1D、SW2D中的一个。参照图4，非重叠信号生成电路12包括包含NAND栅极13、反相器14至17、反相器18的串联电路以及包含NAND栅极19和反相器20至23的串联电路。提供反相器14至 17,20至23以产生时间延迟。反相器17的输出端子连接到NAND栅极19的输入端子。反相器23的输出端子连接到NAND栅极13的输入端子。图5是示出了开关设备驱动电路的操作的时序图。在非重叠信号生成电路12中， 当信号S2输入到NAND栅极13中并且反相器18是L电平(电压V3)时，驱动信号S3、S4 被设置为H电平(电压V4)。可替换地，当信号S2是H电平时，驱动信号S3、S4被设置为 L电平。当信号S2的电平改变时，驱动信号S3变为H电平时并且驱动信号S4变为L电平时的非重叠时段发生。因此，可以禁止开关设备SW1D、SW2D的同时接通(激活)。接下来，将参照图6来描述本实施例的操作和效果。控制电路6以降序来重复地切换开关设备并且检测单元电压VBl至VB4。因此，控制电路6向A/D转换设备3输出所检测的单元电压VBl至VB4。图6示出了表示开关设备的接通/切断状态和输出电压VOUT 的波形。在图6中，高电平表示接通状态(激活)，低电平表示切断状态(去激活)。如下所述，将描述针对图6中所表示的每个时段检测的电池单元B4的电压VB4的实例。
[时段1]控制电路6将与从电压检测中排除的电池单元Bl至B3对应的第三开关设备SW3A 至SW3C去激活(切断)。因此，第一电容器ClA至ClC的另一端与公共线CL断开。第五开关设备SW5A至SW5C被激活(接通)以向所断开的第一电容器ClA至ClC的另一端施加参考电压VREF，从而固定其电势。第一电容器ClA至ClC的一端可以与电池单元Bl至B3断开。在本实施例中，第一开关设备SWlA至SWlC被激活以在稍后执行电压检测时缩短充电时间段。控制电路6激活与作为电压检测的对象的电池单元B4对应的第一开关设备SWlD 和第三开关设备SW3D。因此，控制电路6连接端子TB4与公共线CL之间的第一电容器C1D。 此外，控制电路6激活第四开关设备SW4以将第二电容器C2的电荷初始化为0。因此，运算放大器4在参考电压VREF的输入的情况下处于电压跟随器连接状态。因此，输出电压VOUT 变为VREF，并且使用V4和VREF之间的电压给第一电容器ClD充电。在该状态下，切断状态(去激活)下的SW2A至SW2D被分别施加电池单元Bl至B4 的电压VBl至VB4。此外，服从(deference)电压VREF和用于电压钳位的电压VREF彼此相等。因此，未向开关设备SW3A至SW3C以及SW5D施加电压。运算放大器4的输入端子被施加参考电压VREF，该参考电压VREF被设置为小于电源电压VDD。[时段2]时段2是非重叠时段，在该非重叠时段内，第一开关设备SWlD和第二开关设备 SW2D被同时去激活。控制电路6将第四开关设备SW4去激活。[时段3]控制电路6激活第二开关设备SW2D，而不是在时段2中去激活的第一开关设备 SW1D。第一电容器ClD的一端被施加电压V3而不是电压V4。在该状态下，使用第二电容器C2对在时段1中在第一电容器ClD中聚集的电荷进行重新分配。通式(1)表示与第一电容器的电容Cl和第二电容器的电容C2有关的在时段2和时段3之间的电荷的守恒。电池单元B4涉及Vn = V4和Vn-I = V3。C1 (Vn-VREF) = Cl (Vn-1-VREF)+C2(V0UT-VREF) — (1)通过公式(1)得到下面的公式(2)。VOUT = C1/C2 (Vn-Vn-I)+VREF —(2)也即是说，在对电荷进行重新分配以后，运算放大器的输出电压VOUT变为这样的电压，即，其是通过将电池单元B4的端子电压与C1/C2相乘并且偏移参考电压VREF计算出的。电池单元B4的端子电压等于电池单元B4的电压VB4。即使在该状态下，切断(去激活)状态下的SW2A至SW2C以及SWlD分别被施加电池单元Bl至B4的电压VBl至VB4。[时段4]控制电路6将作为电压检测的对象的电池单元从B4切换到B3。具体地说，对于从电压检测中排除的电池单元B4，控制电路6将第三开关设备SW3D去激活，以将第一电容器ClD与公共线CL断开。此外，控制电路6将第二开关设备SW2D去激活并且激活第五开关设备SW5D。非重叠信号生成电路12用于同时去激活第一开关设备SWlD和第二开关设备 SW2D。对于作为电压检测对象的电池单元B3，控制电路6维持第一开关设备SWlC激活并
11且第二开关设备SW2C去激活的状态。此外，控制电路6激活第三开关设备SW3C以将第一电容器ClC与公共线CL相连。控制电路6还去激活第五开关设备SW5C。控制电路6还激活第四开关设备SW4。通过这种方式，与时段1类似，输出电压VOUT变为VREF。因此，使用 V3与VREF之间的电压对第一电容器ClC进行充电。已经在时段1至时段3使用该电压对第一电容器ClC进行充电。因此，时段4、5的时间长度较短。
在该情况下，未向处于切断状态的开关设备SW2D、SW3A、Sff3B, Sff3D, SW5C施加电压。开关设备SW2A至SW2C以及SWlD被分别施加电池单元Bl至B4的电压VBl至VB4。
[时段5及以后]
其对应于时段1。操作与时段4的操作类似。具体地说，第一开关设备SWlD被激活以使用V4和VREF之间的电压对第一电容器ClD进行初步充电。时段6、7、8中的操作与时段2、3、4中的操作类似，并且省略对这些操作的解释。
根据本实施例，提供给每个电池单元&ι (n = 1、2、3、4)的第一电容器Clx (χ = A、 B、C、D)将电池侧的电路与运算放大器侧的电路隔离，以被施加两个电路之间的电压差。此外，只有运算放大器侧的电路经由公共线CL将第三开关设备SW3x连接在其间。因此，电池侧的电路的开关设备SWlx、SW2x仅被施加小于单个电池单元的电压VBn的电压。此外，参考电压和用于电压钳位的电压被设置为彼此相等。因此，运算放大器侧的电路的开关设备 Sff3x, SW5x未被施加电压。此外，开关设备SW4仅被施加小于电源电压VDD的电压。也即是说，运算放大器4和所有开关设备可以是低电压晶体管。
第一电容器Clx需要高阻抗以接收高于电源电压VDD的高电压。应当注意的是，可以通过使用金属布线的层间绝缘膜来形成第一电容器Clx，以获得这种高阻抗。因此，不必使用独特的制造工艺。因此，作为IC的电压检测设备2可以由诸如5V系统晶体管和3. 3V 系统晶体管等的低电压晶体管构成，而无需使用高电压晶体管。因此，可以通过这种方式来减小用于电压检测设备2的布局区域，从而减小制造成本。
此外，第五开关设备SWh被提供给第一电容器Clx的另一端侧，从而实现对与从电压检测对象中排除的电池单元对应的第五开关设备SWh的激活。因此，可以将第一电容器Clx的另一端的电势钳位。在该状态下，第一开关设备SWlx也被激活。因此，在电池单元从电压检测对象中排除的时段中，可以使用单位电池的电压Vfoi与用于电压钳位的电压VREF之间的电压差来对第一电容器Clx进行预先充电。通过这种方式，当电池单元变为电压检测对象时，可以减小用于第一电容器Clx的充电时间。
如上所述，用于电压钳位的电压被设置为等于参考电压。因此，在对第一电容器 Clx进行初步充电的情况下，当电池单元变为电压检测对象时，与通过第一电容器Clx充电的电荷相等的电荷被充电。因此，可以将用于第一电容器Clx的充电时间减小到基本上为0。
(第二实施例)
接下来，将参照图7、图8来描述第二实施例。在根据本实施例的电压检测设备31 中，与第一实施例的配置相比，修改了第四开关设备的配置，以消除运算放大器4的偏移电压的影响。第四A开关设备SW4A连接到运算放大器4的反相输入端子与运算放大器4的输出端子之间。此外，包括第二电容器C2和第四B开关设备SW4B的串联电路与第四A开关设备SW4A并联连接。第四C开关设备SW4C连接在第二电容器C2和第四B开关设备SW4B之间的公共连接点与被施加恒定电压VA的电压线之间。控制电路6在相同的状态下定期地控制第四A开关设备SW4A和第四C开关设备SW4C。除此之外的配置与电压检测设备2 的配置类似。
图8示出了表示开关设备的接通/切断状态和输出电压VOUT的波形。如下所述， 将描述与第一实施例的示例不同的对电池单元B4的电压VB4进行检测的示例。在时段1 中，控制电路6激活第四A开关设备SW4A和第四C开关设备SW4C并且去激活第四B开关设备SW4B。通过这种方式，根据VA与VREF之间的电压使用电荷来对第二电容器C2进行初始化。因此，运算放大器4在参考电压VREF的输入的情况下处于电压跟随器连接状态。因此，输出电压VOUT变为VREF。因此，使用V4与VREF之间的电压给第一电容器ClD充电。
在时段2中，控制电路6将第四A开关设备SW4A和第四C开关设备SW4C去激活。 在时段3中，控制电路6激活第四B开关设备SW4B。在该状态下，使用第二电容器C2对时段1中在第一电容器ClD中聚集的电荷进行重新分配。通式C3)表示在时段2和时段3之间的电荷守恒。通过通式(3)得到公式0)。
Cl (Vn-VREF)+C2(VA-VREF) = Cl (Vn-I-VREF)+C2(V0UT-VREF) — (3)
VOUT = C1/C2 (Vn-Vn-I)+VA — (4)
如下所述，将描述具有可能的电压VA的数值示例。使用从Vmin到Vmax的电压范围来得到公式(5)、(6)，其中，运算放大器4的输出在该电压范围内是可变的。
Vmin 彡 C1/C2 (Vn-Vn-I) +VA 彡 Vmax — (5)
Vmin-Cl/C2(Vn-Vn-I) ^ VA ^ Vmax-C1/C2(Vn-Vn-I) — (6)
假设Cl = C2、Vmin = OV 和 Vmax = 5V，通过公式(6)得到公式(7)。
- (Vn-Vn-I)彡 VA 彡 5_ (Vn-Vn-I) — (7)
Vn-Vn-I是电池单元&ι的电压VBn。例如，假设电池是锂蓄电池、Vn-Vn-I的最小电压是OV并且Vn-Vn-I的最大电压是5V，则满足公式(7)的条件的值VA被计算为0V。
通常，运算放大器具有偏移电压。因此，在考虑运算放大器4的偏移电压AVOS的情况下，将参照第一实施例来描述本实施例。在该情况下，通过公式(8)来表示本实施例的电荷守恒。通过修改公式⑶来消除偏移电压AVOS。因此，可以通过公式⑶得到与公式 (4)相同的公式。
Cl(Vn-VREF+ΔVOS)+C2(VA-VREF+ΔVOS) = C1 (Vn-1-VREF+ΔVOS)+C2(VOUT-VRE F+ Δ VOS) — (8)
另一方面，通过公式(9)来表示在考虑偏移电压AVOS的情况下第一实施例的电荷守恒。因此，通过公式(9)得到包括偏移电压AVOS的公式(10)。
C1(Vn-VREF+ΔVOS) = C1(Vn-1-VREF+ΔVOS)+C2(V0UT-VREF+ΔVOS)—(9)
VOUT = C1/C2 (Vn-Vn-1) +VREF- Δ VOS —(10)
如上所述，根据本实施例，第四开关设备包括第四A开关设备SW4A至第四C开关设备SW4C。在该配置的情况下，可以从单元电压VBn的检测电压中消除运算放大器4的偏移电压AVOS的影响。因此，可以以较高的精确度来实现电压检测。
(第三实施例)
接下来，将参照图9至图11来描述第三实施例。本实施例的电压检测设备41使用具有差分输出配置的运算放大器42。在本实施例中，第二实施例的电压检测设备31被修改为具有全差分型配置。运算放大器42的公共电压VCOM被设置为等于参考电压VREF。 运算放大器42分别从非反相输出端子和反相输出端子输出差分电压VOP、V0M。从输出端子TP、TM输出的差分电压VOP、VOM由具有差分输入配置的A/D转换设备43转换为数字数据。
反相输入端子和非反相输出端子侧上的运算放大器42的电路以及非反相输入端子和反相输出端子侧上的运算放大器42的电路形成对称电路。电压检测设备41包括与电压检测设备31类似的彼此连接的第一电容器Clx、第二电容器C2、开关设备SWlx至SW3x、 STOx和开关设备SW4A至SW4C。后缀χ以从低电压侧上的充电开关电路开始的顺序表示 A、B、C、D。在运算放大器42的非反相输入端子侧和反相输出端子侧的侧上，第一开关设备 Sfflx和第二开关设备SWh连接在与第一电容器Clx对应的电池单元的低电压侧端子和高电压侧端子与第一电容器Clx的一端之间。
图10示出了表示开关设备的接通/切断状态和差分输出电压VOP-VOM的波形。开关设备的控制与第二实施例的开关设备的控制类似。与公式(11)和公式(12)不同，时段 2和时段3内的电荷守恒的通式(13)是通过从公式(11)中减去公式(12)得到的。值VX 是输入侧上的公共电压。
C1 (Vn-VCOM) +C2 (VA-VCOM) = Cl (Vn-1 -VX) +C2 (VOP-VX) — (11)
Cl (Vn-I-VCOM) +C2 (VB-VCOM) = Cl (Vn-VX) +C2 (VOM-VX) — (12)
VOP-VOM = 2C1/C2(Vn-Vn-I) + (VA-VB) — (13)
当在时段3中对电荷进行重新分配时公共模型噪声Δ V重叠在电池组1上时，电荷守恒的通式变为公式(14)和公式(15)。通过从公式(14)中减去公式(15)来消除AV 项。因此，得到与公式(13)的结果相同的结果。也即是说，电压检测设备41具有全差分配置。因此，即使在电荷重新分配期间公共模型噪声ΔΥ重叠在电池组1上时，对差分输出电压VOP-VOM的影响也被消除。
C1 (Vn-VCOM) +C2 (VA-VCOM) = Cl (Vn-I+Δ V-VX) +C2 (VOP-VX) — (14)
C1 (Vn-1-VC0M) +C2 (VB-VCOM) = C1 (Vn+ Δ V-VX) +C2 (VOM-VX) — (15)
在考虑运算放大器42的偏移电压VOS的情况下，电荷守恒的通式(11)被修改为公式(16)。通过从公式(16)中减去公式(12)来消除AVOS项。因此，得到与公式(13)的结果相同的结果。也即是说，与第二实施例类似，电压检测设备41能够消除对运算放大器 42的偏移电压AVOS的影响。
C1 (Vn-VC0M+V0S) +C2 (VA-VC0M+V0S) = C1 (Vn-1-VX+V0S) +C2 (V0P-VX+V0S) — (16 )
如下所述，将参照图11来描述电压VA、VB的设置的示例。通常，当运算放大器的输出在电源电压VDD附近或者在大电压VSS附近摆动时，增益特性、频带(band)特性等等可能被降低。鉴于此，电源电压VDD和大电压VSS之间的中间电平被设置为公共电压，并且运算放大器的输出在可以保证运算放大器的特性的范围内摆动。
例如，假设单元电压Vn-Vn-I在OV与5V之间的范围内改变，则运算放大器42的电源电压VDD是5V，并且电压检测设备41的增益是一倍(单倍增率，g卩，Cl =C2)。其满足 VA-VB = -2. 5V，以控制运算放大器42的输出电压，使得单元电压Vn-Vn-I的中间值2. 5V 变为电源电压VDD与大电压VSS之间的中间电平2. 5V。在该情况下，输出电压VOP、VOM仅在1. 25V到3. 75V之间的范围内摆动。因此，可以相对于大电压VSS和电源电压VDD保证足够的裕度。
如上所述，根据本实施例的电压检测设备41具有全差分配置。因此，当在第一电容器Clx的充电期间公共模型噪声重叠在电池组1上，并且即使在电荷的重新分配期间公共模型噪声重叠在电池组1上时，也可以从运算放大器42的差分输出电压VOP-VOM中消除公共模型噪声。此外，使用对称电路配置。因此，可以消除诸如在每个开关设备的切换期间发生的馈通等的错误。因此，可以以较高的精确度实现电压检测。此外，可以消除运算放大器42的偏移电压AVOS的影响。因此，可以以较高的精确度实现电压检测。
(第四实施例)
接下来，将参照图12来描述第四实施例。根据本实施例的电压检测设备51包括第二开关设备，该第二开关设备具有第三实施例的第二开关设备的经修改的配置。具体地说，在该配置中，第二开关设备SWh没有被分别提供给运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧以及运算放大器42的非反相输入端子和反相输出端子侧。在该配置中，公共第二开关设备SWh被提供在分别提供给运算放大器42的反相输入端子和运算放大器42 的非反相输入端子侧的第一电容器Clx的一端之间。除此之外的配置和对开关设备的接通 /切断(激活和去激活)控制与电压检测设备41的那些类似。
假设在第二开关设备SWh被激活的时段3内两个第一电容器Clx之间的连接节点的电压是VY，则得到在时段2和时段3中的电荷守恒的通式(17)和通式(18)。通过从公式(18)中减去公式(18)得到公式(19)。也即是说，当电容比被控制时，差分输出电压 VOP-VOM与第三实施例的公式(13)中的类似。
C1 (Vn-VCOM) +C2 (VA-VCOM) = C1 (VY-VX) +C2 (VOP-VX) — (17)
C1 (Vn-1-VC0M) +C2 (VB-VCOM) = C1 (VY-VX) +C2 (VOM-VX) — (18)
VOP-VOM = C1/C2(Vn-Vn-I) + (VA-VB) — (19)
接下来，将描述在执行电荷重新分配的时段3内对输入侧上的公共电压VX的计算。当在第一电容器Clx的充电期间公共模型噪声AV重叠在电池组1上时，在时段2和时段3内的电荷守恒的通式变为公式00)和公式。在该情况下的差分输出电压VOP-VOM 与公式(19)中的相同。
Cl (Vn+ΔV-VCOM)+C2(VA-VCOM) = Cl (VY-VX)+C2(VOP-VX) — (20)
C1 (Vn-1 + Δ V-VCOM) +C2 (VB-VCOM) = C1 (VY-VX) +C2 (VOM-VX) — (21)
通过将公式(20)添加到公式(21)得到公式(22)。
2 (C1+C2)VX = 2C1VY+2 (C1+2C2)VCOM-Cl(Vn+Vn-1)-2C1ΔV-C2(VA+VB) — (22)
在Cl = C2的情况下，公式(22)变为公式(23)。
4VX = 2VY+6VC0M-(Vn+Vn-1)-2 Δ V-(VA+VB) — (23)
如公式04)所表示的，电压VY变为电压Vn与电压Vn-I之间的中心电压。
VY= (Vn+Vn-l+2AV)/2—(24)
通过公式03)和公式04)得到表示输入侧上的公共电压VX的公式05)。
VX = (6VC0M- (VA+VB)) /4— (25)
也即是说，即使当在第一电容器Clx的充电期间公共模型噪声重叠在电池组1上时，公共模型噪声也不会在电荷重新分配时对输入侧上的公共电压VX造成影响。在第一开关设备SWlx被去激活并且第二开关设备SWh被激活的时段3内，第一电容器Clx之间的连接节点与电池单元断开以处于悬空状态。因此，即使当电荷重新分配时公共模型噪声重叠在电池组1上时，公共模型噪声也不会对输入侧上的公共电压VX造成影响。
如上所述，根据本实施例，当在第一电容器Clx的充电期间公共模型噪声重叠在电池组1上时，并且即使当电荷重新分配期间公共模型噪声重叠在电池组1上时，也可以从运算放大器42的输入侧上的公共电压VX和差分输出电压VOP-VOM中消除公共模型噪声。 此外，针对诸如馈通和运算放大器42的偏移电压AVOS的影响等的错误，可以产生与第三实施例的效果类似的效果。
(第五实施例)
图13中所示的电压检测设备61具有使用全差分配置的第一实施例的电压检测设备2的配置。图14示出了表示开关设备的接通/切断状态和输出电压VOP-VOM的波形。开关设备的控制与第一实施例的类似。公式06)表示运算放大器42的差分输出电压 VOP-VOM。
VOP-VOM = 2C1/C2(Vn-Vn-I) — (26)
根据本实施例，除了运算放大器42的偏移电压AVOS的影响的消除以外，可以产生与第三实施例的效果类似的效果。
(其它实施例)
如上所述，已经提到了本发明的实施例。应当注意的是，本发明不限于上面的实施例。可以对本发明进行各种修改并且可以在本发明的精神范围内实践本发明。
在每个实施例中，不必须施加用于电压钳位的电压VREF，并且不必须添加第五开关设备SWh。即使在这种情况下，也可以使用低电压晶体管来形成运算放大器和所有开关设备。注意到，用于电压钳位的电压VREF和第五开关设备对于对第一电容器Clx的另一端的电势进行钳位从而实现稳定操作并且减小第一电容器Clx的充电时间是有效的。
可以将用于电压钳位的电压设置为与运算放大器4，42的参考电压VREF不同的电压。注意到，将两个电压设置为相同的电压对于减小第一电容器Clx的充电时间是有效的。
总结以上实施例，用于包括多个串联连接的单位电池B1、B2、B3、B4的电池组1的电压检测设备被配置为检测电池组的每个单位电池的电压。电压检测设备包括运算放大器，其具有被偏置为预定的参考电压的输入端子；第一电容器Clx，其被分别提供给单位电池Bi、B2、B3、B4 ；第一开关设备SWlx，每个第一开关设备被提供在单位电池Bi、B2、B3、B4 中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第二开关设备 SW2x,每个第二开关设备被提供在单位电池Bl、B2、B3、B4中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第三开关设备SW3x，其被提供在运算放大器4 的反相输入端子与第一电容器Clx中的相应一个的另一端之间；所述第二电容器C2和第四开关设备SW4，其被并联地提供在运算放大器4的反相输入端子与运算放大器4的输出端子 TP之间；以及控制单元。
控制单元还被配置为打开与从电压检测的对象中排除的单位电池B1、B2、B3、B4 对应的第二开关设备SWh和第三开关设备SW3X ；闭合第四开关设备SW4以对第二电容器 C2的电荷进行放电；并且闭合与单位电池Bi、B2、B3、B4中作为电压检测的对象的单位单元的一个单位电池对应的第一开关设备SWlx中的一个和第三开关设备SW3x中的一个，从而对第一电容器Clx中的相应一个进行充电。注意到，从电压检测的对象中排除的单位电池B1、B2、B3、B4的数量可以为一，并且作为电压检测的对象的单位电池B1、B2、B3、B4的数量可以为两个或更多个。在该状态下，第二开关设备仅被施加单位电池中的相应一个的电压。此外，第三开关设备仅被施加与从电压检测的对象中排除的单位电池中的相应一个的电压。
此后，控制单元还被配置为打开第四开关设备SW4 ；并且闭合与单位电池B1、B2、 B3、B4中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的第二开关设备SWh中的一个而不是第一开关设备SWlx中的一个。假设第一电容器和第二电容器的电容为Cl和C2，并且参考电压为VREF，则通过(Cl/Ch单位电池电压+VREF)来计算由电荷重新分配引起的运算放大器的输出电压。在该情况下，运算放大器的偏移电压也出现。在该状态下，与作为电压检测的对象的单位电池对应的第一开关设备被施加有该单位电池的电压。第四开关设备被施加有通过(Cl/Ch单位电池电压)计算出的电压。
根据该配置，分别提供给单位电池的每个第一电容器施加有每个单位电池的电势与参考电压之间的电压差。因此，由每个单位电池的电势引起的高电压没有被施加至运算放大器和开关设备。因此，包括运算放大器和开关设备的电路可以由诸如5V系统晶体管和 3. 3V系统晶体管等的低电压晶体管构成，而无需使用高电压晶体管。因此，通过这种方式， 可以减小用于电路的布局区域，从而降低制造成本。
用于电池组的电压检测设备可以使用全差分配置。具体地说，运算放大器42可以具有差分输出配置，在该差分输出配置中，参考电压是公共电压VC0M。在该情况下，第一电容器Clx、第二电容器C2、第一开关设备SWlx和第四开关设备S^Wx被提供给以下各项中的每一个运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧；以及运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧。
在该情况下，在运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧上第一开关设备SWlx中的每一个被提供在单位电池B1、B2、B3、B4中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第二开关设备SWh中的每一个被提供在单位电池 B1、B2、B3、B4中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间； 第三开关设备SW3x中的每一个被提供在运算放大器42的反相输入端子与第一电容器Clx 中的相应一个的另一端之间；并且第二电容器C2和第四开关设备SW4x被并联地提供在运算放大器42的反相输入端子与运算放大器42的非反相输出端子之间。
在该情况下，在运算放大器42的非反相输入端子与反相输出端子侧上第一开关设备SWlx中的每一个被提供在单位电池B1、B2、B3、B4中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第二开关设备SWh中的每一个被提供在单位电池Bi、B2、B3、B4中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第三开关设备SW3x中的每一个被提供在运算放大器42的非反相输入端子与第一电容器Clx中的相应一个的另一端之间；并且第二电容器C2和第四开关设备SW4x被并联地提供在运算放大器42的非反相输入端子与运算放大器42的反相输出端子之间。
在该全差分配置的情况下，当第一开关设备被闭合以对第一电容器进行充电时并且当在第二开关设备而不是第一开关设备被闭合以引起电荷重新分配的情况下公共模型噪声重叠在电池组上时，可以从运算放大器的输出电压中移除公共模型噪声。此外，使用对称电路配置。因此，可以消除诸如在对每个开关设备进行切换期间发生的馈通等的错误。因此，可以以较高的精确度来实现电压检测。
电压检测设备还可以包括第五开关设备SWh，第五开关设备SWh中的每一个被提供在电压线与第一电容器Clx中的相应一个的另一端之间。在该情况下，电压线施加有用于电压钳位的电压VREF，以引起相对于参考电压VREF的电压差。在该情况下，该电压差小于或等于开关设备SW3x的耐受电压。在该情况下，控制单元还被配置为打开与从电压检测的对象中排除的单位电池B1、B2、B3、B4对应的第二开关设备SW^^P第三开关设备SW3x ； 并且闭合与从电压检测的对象中排除的单位电池Bi、B2、B3、B4对应的第一开关设备SWlx 和第五开关设备SWh，以对第一电容器Clx中的相应一个进行充电。在该情况下，控制单元还被配置为闭合第四开关设备SW4 ；并且闭合与单位电池B1、B2、B3、B4中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的第一开关设备SWlx中的一个和第三开关设备SW3x中的一个， 以对第一电容器Clx中的相应一个进行充电。
在该配置中，第五开关设备被分别提供给单位电池。在该情况下，与从电压检测的对象中排除的单位电池对应的第五开关设备被闭合，从而将相应的第一电容器的另一端的电势钳位。在该状态下，第一开关设备也被闭合。因此，在单位电池从电压检测的对象中排除的时段内，可以通过施加相应的单位电池的高电压侧端子的电势与用于电压钳位的电压之间的电压差来对相应的第一电容器进行预先充电(初步充电)。通过这种方式，当相应的单位电池变为电压检测的对象时，可以减小用于第一电容器的充电时间。
在电压检测设备中，用于电压钳位的电压可以被设置为等于参考电压。在该情况下，当相应的单位电池变为电压检测的对象时，已经通过第一电容器的初步充电来使用与要充电的电荷相等的电荷对相应的第一电容器进行了充电。通过这种方式，当相应的单位电池变为电压检测的对象时，可以将用于相应的第一电容器的充电时间减小到基本上为0。
可以在电压检测设备中修改第二电容器和第四开关设备的配置。
具体地说，除了运算放大器4、第一电容器Clx、第一开关设备SWlx和第二开关设备SWh以及第三开关设备SW3X以外，电压检测设备还可以包括第四A开关设备SW4A，其被并联地提供在运算放大器4的反相输入端子与运算放大器4的输出端子之间；第二电容器C2和第四B开关设备SW4B，其被串联地提供在运算放大器4的反相输入端子与运算放大器4的输出端子TP之间；以及第四C开关设备SW4C，其被提供在第二电容器C2和第四B 开关设备SW4B之间的公共连接点与被施加有恒定电压VA的电压线之间。
在该情况下，控制单元被配置为打开与从电压检测的对象中排除的单位电池Bi、 B2、B3、B4对应的第二开关设备SWh和第三开关设备SW3x ；闭合第四A开关设备SW4A和第四C开关设备SW4C ；以及打开第四B开关设备SW4B。通过这种方式，控制单元根据(恒定电压-参考电压+运算放大器的偏移电压)使用电荷对第二电容器进行充电。在该状态下，第二开关设备仅被施加单位电池中的相应一个的电压。此外，第三开关设备仅被施加从电压检测的对象中排除的单位电池中的相应一个的电压。
此后，控制单元还被配置为打开第四A开关设备SW4A和第四C开关设备SW4C ； 闭合第四B开关设备SW4B ；并且闭合与单位电池Bi、B2、B3、B4中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的第二开关设备SWh中的一个而不是第一开关设备SWlx中的一个。因此，控制单元检测该电压。当恒定电压是VA时，通过重新分配引起的运算放大器的输出电18压变为(Cl/Ch单位电池电压+VA)。在该状态下，与作为电压检测的对象的单位电池对应的第一开关设备仅被施加单位电池的电压。第四A开关设备和第四C开关设备被施加通过 (Cl/Ch单位电池电压)计算出的电压。根据该配置，可以产生与上面所描述的电压检测设备的效果类似的效果。此外，可以从单位电池的检测电压中移除运算放大器的偏移电压。
上面所描述的用于电池组的电压检测设备可以使用全差分配置。具体地说，运算放大器42可以具有差分输出配置，在该差分输出配置中，参考电压VREF是公共电压VC0M。 在该情况下，第一电容器Clx、第二电容器C2、第一开关设备SWlx、第二开关设备SWh、第三开关设备SW3x、第四A开关设备SW4A、第四B开关设备SW4B和第四C开关设备SW4C被提供给以下各项中的每一个运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧；以及运算放大器42的非反相输入端子和反相输出端子侧。
在该情况下，在运算放大器42的反相输入端子和非反相输出端子侧上第一开关设备SWlx中的每一个被提供在单位电池B1、B2、B3、B4中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第二开关设备SWh中的每一个被提供在单位电池 B1、B2、B3、B4中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间； 第三开关设备SW3x中的每一个被提供在运算放大器42的反相输入端子与第一电容器Clx 中的相应一个的另一端之间；第四A开关设备SW4A被提供在运算放大器42的反相输入端子与运算放大器42的非反相输出端子之间；第二电容器C2和第四B开关设备SW4B被串联地提供在运算放大器42的反相输入端子与运算放大器42的非反相输出端子之间；并且第四C开关设备SW4C被提供在第二电容器C2和第四B开关设备SW4B之间的公共连接点与被施加有恒定电压VA的电压线之间。
在该情况下，在运算放大器42的非反相输入端子和反相输出端子侧上第一开关设备SWlx中的每一个被提供在单位电池B1、B2、B3、B4中的相应一个的低电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第二开关设备SWh中的每一个被提供在单位电池Bi、B2、B3、B4中的相应一个的高电压侧端子与第一电容器Clx中的相应一个的一端之间；第三开关设备SW3x中的每一个被提供在运算放大器42的非反相输入端子与第一电容器Clx中的相应一个的另一端之间；第四A开关设备SW4A被提供在运算放大器42的非反相输入端子与运算放大器42的反相输出端子之间；第二电容器C2和第四B开关设备SW4B 被串联地提供在运算放大器42的非反相输入端子与运算放大器42的反相输出端子之间； 并且第四C开关设备SW4C被提供在第二电容器C2和第四B开关设备SW4B之间的公共连接点与被施加有恒定电压VA的电压线之间。根据该全差分配置，可以产生与上面所描述的电压检测设备的效果类似的效果。此外，可以从单位电池的检测电压中移除运算放大器的偏移电压。
上面所描述的用于电池组的电压检测设备可以使用全差分配置。具体地说，电压检测设备可以被修改为包括共同提供在提供在运算放大器42的反相输入端子侧上的相应的第一电容器Clx的一端与提供在运算放大器42的非反相输入端子侧上的相应的第一电容器Clx的一端之间的第二开关设备。该配置也产生类似的效果。
此外，在该配置中，第一电容器的另一端与电池组断开，以在电荷重新分配时处于悬空状态。因此，即使在当第一开关设备被闭合以对第一电容器进行充电并且当第二开关设备被闭合以使电荷重新分配时公共模型噪声重叠在电池组上的情况下，公共模型噪声的影响也是可以从运算放大器的输入端的公共电压中移除的。
电压检测设备还可以包括第五开关设备SWh，其中每一个被提供在电压线与第一电容器Clx中的相应一个的另一端之间。在该情况下，电压线施加有用于电压钳位的电压 VREF,以引起相对于参考电压VREF的电压差。在该情况下，该电压差小于或等于开关设备 SW3x的耐受电压。该控制单元可以还被配置为打开与从电压检测的对象中排除的单位电池Bi、B2、B3、B4对应的第二开关设备SWh和第三开关设备SW3x ；以及闭合与从电压检测的对象中排除的单位电池Bi、B2、B3、B4对应的第一开关设备SWlx和第五开关设备STOx， 以对第一电容器Clx中的相应一个进行充电。该控制单元可以还被配置为闭合第四A开关设备SW4A和第四C开关SW4C ；打开第四B开关设备SW4B ；以及闭合与单位电池Bi、B2、 B3、B4中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的第一开关设备SWlx中的一个和第三开关设备SW3x中的一个，以对第一电容器Clx中的相应一个进行充电。该配置也产生类似的效果。
在电压检测设备中，用于电压钳位的电压可以被设置为等于参考电压。该配置也产生类似的效果。
如果合适可以组合这些实施例的上述结构。诸如计算和确定等的上述处理不限于由控制单元6执行。控制单元可以具有包括作为示例示出的控制单元6的各种结构。
可以通过软件、电子电路、机械设备等中的任意一个或任意组合来执行诸如计算和确定等的上述处理。软件可以存储在存储介质中，并且可以经由诸如网络设备等的传输设备来进行传输。电子电路可以是集成电路，并且可以是分立电路，诸如配置有电气元件或电子元件等的硬件逻辑。产生上述处理的元件可以是分立元件，并且可以被部分地或全部地集成。
应当清楚的是，虽然在本文中将本发明的实施例的过程描述为包括特定顺序的步骤，但是本文中未公开的包括各种其它顺序的这些步骤和/或额外的步骤的其它可替换的实施例旨在属于本发明的步骤范围内。
在不偏离本发明的精神的情况下，可以对上述实施例进行各种各样的修改和替换。
权利要求
1.一种用于电池组(1)的电压检测设备，所述电池组(1)包括多个串联连接的单位电池(B1、B2、B3、B4)，所述电压检测设备被配置为检测所述电池组(1)的每个所述单位电池 (B1、B2、B3、B4)的电压，所述电压检测设备包括运算放大器G)，具有被偏置为预定的参考电压(VREF)的输入端子； 第一电容器(Clx)，被分别提供给所述单位电池(B1、B2、B3、B4)； 第一开关设备(SWlx)，每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、 B3、B4)中的相应一个的高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的一端之间； 第二开关设备(SWh)，每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、 B3、B4)中的相应一个的低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；第三开关设备(SW3x)，每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器(4)的反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的另一端之间；第二电容器(以)和第四开关设备(SW4)，被并联地提供在所述运算放大器(4)的所述反相输入端子与所述运算放大器的输出端子(TP)之间；以及控制单元(6)，被配置为通过按顺序执行下面的第一过程和第二过程来检测所述电压所述第一过程打开与从电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)对应的所述第二开关设备(SW2x)和所述第三开关设备(SW3x)， 闭合所述第四开关设备(SW4)，以及闭合与所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的所述第一开关设备(SWlx)中的一个和所述第三开关设备(SW3x)中的一个，以对所述第一电容器(Clx)中的相应一个进行充电；以及所述第二过程打开所述第四开关设备(SW4)，以及闭合与所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)中作为所述电压检测的对象的所述一个单位电池对应的所述第二开关设备(SWh)中的一个，而不闭合所述第一开关设备(SWlx)中的所述一个。
2.根据权利要求1所述的电压检测设备，其中所述运算放大器0 具有差分输出配置，在所述差分输出配置中，所述参考电压 (VREF)是公共电压(VCOM)，所述第一电容器(Clx)、第二电容器(C2)、所述第一开关设备 (Sfflx)和第四开关设备(SW4x)被提供给以下各项中的每一个所述运算放大器0 的反相输入端子和非反相输出端子侧；以及所述运算放大器0 的非反相输入端子和反相输出端子侧， 在所述运算放大器0 的所述反相输入端子和所述非反相输出端子侧上 每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；以及所述第二电容器(以)和所述第四开关设备(SW4x)被并联地提供在所述运算放大器 (42)的所述反相输入端子与所述运算放大器0 的所述非反相输出端子之间， 在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子和所述反相输出端子侧上 每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；以及所述第二电容器(以)和所述第四开关设备(SW4x)被并联地提供在所述运算放大器 (42)的所述非反相输入端子与所述运算放大器0 的所述反相输出端子之间。
3.根据权利要求1或2所述的电压检测设备，还包括第五开关设备(SWh)，每个所述第五开关设备(SW5X)被提供在电压线与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间，所述电压线被施加有用于电压钳位的电压 (VREF)，以引起相对于所述参考电压(VREF)的电压差，所述电压差小于或等于所述开关设备(SW3x)的耐受电压，所述控制单元(6)还被配置为通过执行下面的第三过程和第四过程来对所述第一电容器(Clx)中的所述相应一个进行充电 所述第三过程打开与从所述电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)对应的所述第二开关设备(SW2x)和所述第三开关设备(SW3x)；以及闭合与从所述电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)对应的所述第一开关设备(SWlx)和所述第五开关设备(SWh)；以及所述第四过程闭合所述第四开关设备(SW4)；以及闭合与所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中作为所述电压检测的对象的所述一个单位电池对应的所述第一开关设备(SWlx)中的一个和所述第三开关设备(SW3x)中的一个。
4.根据权利要求3所述的电压检测设备，其中，用于电压钳位的所述电压(VREF)被设置为等于所述参考电压(VREF)。
5.一种用于电池组(1)的电压检测设备，所述电池组(1)包括多个串联连接的单位电池(B1、B2、B3、B4)，所述电压检测设备被配置为检测所述电池组(1)的每个所述单位电池 (B1、B2、B3、B4)的电压，所述电压检测设备包括运算放大器G)，具有被偏置为预定的参考电压(VREF)的输入端子； 第一电容器(Clx)，被分别提供给所述单位电池(B1、B2、B3、B4)； 第一开关设备(SWlx)，每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、 B3、B4)中的相应一个的高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的一端之间； 第二开关设备(SWh)，每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；第三开关设备(SW3x)，每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器(4)的反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的另一端之间；第四A开关设备(SW4A)，被并联地提供在所述运算放大器(4)的所述反相输入端子与所述运算放大器的输出端子(TP)之间；第二电容器(以)和第四B开关设备(SW4B)，被串联地提供在所述运算放大器(4)的所述反相输入端子与所述运算放大器(4)的所述输出端子(TP)之间；以及第四C开关设备(SW4C)，被提供在所述第二电容器((^)和所述第四B开关设备(SW4B) 之间的公共连接点与被施加有恒定电压(VA)的电压线之间；控制单元(6)，被配置为通过按顺序执行下面的第一过程和第二过程来检测所述电压所述第一过程打开与从电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、Β2、Β3、Β4)对应的所述第二开关设备(SW2x)和所述第三开关设备(SW3x)；闭合所述第四A开关设备(SW4A)和所述第四C开关设备(SW4C)； 打开所述第四B开关设备(SW4B)；以及闭合与所述单位电池(Β1、Β2、Β3、Β4)中作为电压检测的对象的一个单位电池对应的所述第一开关设备(SWlx)中的一个和所述第三开关设备(SW3x)中的一个，以对所述第一电容器(Clx)中的相应一个进行充电；以及所述第二过程打开所述第四A开关设备(SW4A)和所述第四C开关设备(SW4C)； 闭合所述第四B开关设备(SW4B)；以及闭合与所述单位电池(Bi、Β2、Β3、Β4)中作为所述电压检测的对象的所述一个单位电池对应的所述第二开关设备(SW2x)中的一个，而不闭合所述第一开关设备(SWlx)中的所述一个。
6.根据权利要求5所述的电压检测设备，其中所述运算放大器0 具有差分输出配置，在所述差分输出配置中，所述参考电压 (VREF)是公共电压(VCOM)，所述第一电容器(Clx)、所述第二电容器(C2)、所述第一开关设备(SWlx)、所述第二开关设备(SWh)、所述第三开关设备(SW3x)、所述第四A开关设备(SW4A)、所述第四B开关设备(SW4B)和所述第四C开关设备(SW4C)被提供给以下各项中的每一个 所述运算放大器0 的反相输入端子和非反相输出端子侧；以及所述运算放大器0 的非反相输入端子和反相输出端子侧， 在所述运算放大器0 的所述反相输入端子和所述非反相输出端子侧上 每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；以及所述第四A开关设备(SW4A)被提供在所述运算放大器0 的所述反相输入端子与所述运算放大器0 的所述非反相输出端子之间；所述第二电容器(以)和所述第四B开关设备(SW4B)被串联地提供在所述运算放大器 (42)的所述反相输入端子与所述运算放大器G2)的所述非反相输出端子之间；以及所述第四C开关设备(SW4C)被提供在所述第二电容器((^)和所述第四B开关设备 (SW4B)之间的所述公共连接点与被施加有所述恒定电压(VA)的所述电压线之间， 在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子和所述反相输出端子侧上 每个所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第二开关设备(SW2x)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；每个所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；以及所述第四A开关设备(SW4A)被提供在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子与所述运算放大器0 的所述反相输出端子之间；所述第二电容器(以)和所述第四B开关设备(SW4B)被串联地提供在所述运算放大器 (42)的所述非反相输入端子与所述运算放大器G2)的所述反相输出端子之间；以及所述第四C开关设备(SW4C)被提供在所述第二电容器((C2)和所述第四B开关设备 (SW4B)之间的所述公共连接点与被施加有所述恒定电压(VA)的所述电压线之间。
7.根据权利要求5所述的电压检测设备，其中所述运算放大器0 具有差分输出配置，在所述差分输出配置中，所述参考电压 (VREF)是公共电压(VCOM)，所述第一电容器(Clx)、所述第二电容器(C2)、所述第一开关设备(SWlx)、所述第三开关设备(SW3x)、所述第四A开关设备(SW4A)、所述第四B开关设备(SW4B)和所述第四C开关设备(SW4C)被提供给以下各项中的每一个所述运算放大器G2)的所述反相输入端子和所述非反相输出端子侧；以及所述运算放大器0 的所述非反相输入端子和反相输出端子侧， 所述第二开关设备(SW2x)被共同提供给以下各项，而不是被提供给以下各项中的每一个所述运算放大器G2)的所述反相输入端子和所述非反相输出端子侧；以及所述运算放大器0 的所述非反相输入端子和所述反相输出端子侧， 在所述运算放大器0 的所述反相输入端子和所述非反相输出端子侧上 所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述高电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；所述第四A开关设备(SW4A)被提供在所述运算放大器0 的所述反相输入端子与所述运算放大器0 的所述非反相输出端子之间；所述第二电容器(以)和所述第四B开关设备(SW4B)被串联地提供在所述运算放大器 (42)的所述反相输入端子与所述运算放大器G2)的所述非反相输出端子之间；以及所述第四C开关设备(SW4C)被提供在所述第二电容器((^)和所述第四B开关设备 (SW4B)之间的所述公共连接点与被施加有所述恒定电压(VA)的所述电压线之间， 在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子和所述反相输出端子侧上 所述第一开关设备(SWlx)被提供在所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中的相应一个的所述低电压侧端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述一端之间；所述第三开关设备(SW3x)被提供在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间；所述第四A开关设备(SW4A)被提供在所述运算放大器0 的所述非反相输入端子与所述运算放大器0 的所述反相输出端子之间；所述第二电容器(以)和所述第四B开关设备(SW4B)被串联地提供在所述运算放大器 (42)的所述非反相输入端子与所述运算放大器G2)的所述反相输出端子之间；以及所述第四C开关设备(SW4C)被提供在所述第二电容器((^)和所述第四B开关设备 (SW4B)之间的所述公共连接点与被施加有所述恒定电压(VA)的所述电压线之间，以及每个所述第二开关设备(SW2x)被共同提供在分别提供至所述运算放大器0 的所述反相输入端子和所述运算放大器0 的所述非反相输入端子的所述第一电容器(Clx)中的相应两个的所述一端之间。
8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的电压检测设备，还包括第五开关设备(SWh)，每个所述第五开关设备(SW5x)被提供在电压线与所述第一电容器(Clx)中的相应一个的所述另一端之间，所述电压线被施加有用于电压钳位的电压 (VREF)，以引起相对于所述参考电压(VREF)的电压差，所述电压差小于或等于所述开关设备(SW3x)的耐受电压，其中所述控制单元(6)还被配置为通过执行下面的第三过程和第四过程来对所述第一电容器(Clx)中的所述相应一个进行充电 所述第三过程打开与从所述电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)对应的所述第二开关设备(SW2x)和所述第三开关设备(SW3x)；以及闭合与从所述电压检测的对象中排除的所述单位电池(Bi、B2、B3、B4)对应的所述第一开关设备(SWlx)和所述第五开关设备(SWh)；以及所述第四过程闭合所述第四A开关设备(SW4A)和所述第四C开关设备(SW4C)； 打开所述第四B开关设备(SW4B)；以及闭合与所述单位电池(B1、B2、B3、B4)中作为所述电压检测的对象的所述一个单位电池对应的所述第一开关设备(SWlx)中的一个和所述第三开关设备(SW3x)中的一个。
9.根据权利要求8所述的电压检测设备，其中，用于电压钳位的所述电压(VREF)被设置为等于所述参考电压(VREF)。
全文摘要
运算放大器(4)具有被偏置为预定的参考电压(VREF)的输入。控制单元打开与作为非检测对象的单位电池(B1、B2、B3、B4)对应的第二开关(SW2x)和第三开关(SW3x)，闭合第四开关(SW4)。控制单元(6)还闭合与作为检测对象的一个单位电池(B1、B2、B3、B4)对应的第一开关(SW1x)中的一个和第三开关(SW3x)中的一个，以对第一电容器(C1x)中的相应一个进行充电。此后，控制单元(6)打开第四开关(SW4)。控制单元(6)还闭合与作为检测对象的一个单位电池(B1、B2、B3、B4)对应的第二开关(SW2x)中的一个，而不是第一开关(SW1x)中的一个。因此，控制单元(6)检测每个单位电池(B1、B2、B3、B4)的电压。
文档编号G01R31/36GK102539881SQ20111039742
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月2日 优先权日2010年12月3日
发明者牧原哲哉 申请人:株式会社电装