专利名称：电压监视装置及使用此电压监视装置的蓄电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及，特别是，使用串联或者串并联连接的多个电容的蓄电装置中的电压监视装置。
背景技术：
使用被串联连接的多个双电层电容器的现有蓄电装置中，使用下述方法检测各个电容的端子电压。首先，将串联连接的两个电阻组连接到双电层电容器之间的连接点，即，各端子与接地之间，将此两电阻间的连接位置的电压(分压电压)输入到切换开关。微型计算机向切换开关发送电容选择信号，以控制切换开关。由此，切换开关向微型计算机的A/D器输入被微型计算机选择的电容的分压电压。微型计算机对这样检测到的分压电压进行运算而检测到各个电容的端子间电压。
特开2004-271356号公报揭示了这种电压监视装置。此电压监视装置中，使用多路调制器作为切换开关，由复用器选择连接多个电阻的组合。
但是，复用器的输入端子的间隔很窄。为此，使用复用器作为切换开关安装到基板时，就有可能引起这样的故障因为构成电极的金属的迁移等而引起在相邻输入端子之间短路。这样，相邻输入端子之间发生短路的话，无法得到正确的各电容的分压电压。为此，有必要检测出这样的短路。
作为检测输入端子之间的短路的方法，考虑到有以下的方法。即，并非是将分压电压的输出连接到切换开关的相邻的全部输入端子，从而进行电压检测，而是，例如将连接分压电压输出的输入端子两侧的相邻输入端子接地。如果这样，即使相邻输入端子之间短路，由于分压电压输出拑位到接地，故而也能方便地检测短路。但是，各分压电压输出和接地交替连接到切换开关的输入端子的话，只能有效利用一半的输入端子，效率低下。或者，就必须使用大的切换开关，电压监视装置本身就变庞大了。
发明内容
本发明是电压监视装置，即使在被电阻分割的各分压电压输出被连接到切换开关之时，与小间隔的输入端子连接的情况下，也能方便地检测相邻输入端子之间的短路异常。本发明电压监视装置，对至少包含串联的第一电容和第二电容的蓄电部的、第一电容两端的施加电压和第二电容两端的施加电压进行检测。此电压监视装置具有对蓄电部施加充电电压的充电电路、监视部和控制部。监视部具有第一分压部、第一输入端子、第二分压部、第二输入端子以及切换开关。第一分压部利用多个电阻对第一电容和第二电容的连接点上的电压进行分压。第一分压部的分压电压被输入到第一输入端子。第二分压部利用多个电阻对第二电容的充电电路侧的电压进行分压。对此多个电阻的电阻值进行设定，使得第一电容和第二电容具有相同电容量的情况下，第二分压部输出与第一分压部的分压电压不同的分压电压。被输入第二分压部的分压电压的第二输入端子与第一输入端子相邻设置。切换开关选择并向控制部输出第一输入端子、第二输入端子中任一个。控制部在向切换开关输出第一输入端子和第二输入端子的选择信号，并且基于切换开关的输出而求得第一电容两端的施加电压和第二电容两端的施加电压。而且，对构成第一分压部和第二分压部的多个电阻的电阻值进行设定，使得当第一输入端子和第二输入端子之间短路的时候，切换开关的输出为异常电压。控制部根据，由该异常电压求得的第一两端的施加电压和第二电容两端的施加电压，从而判定第一输入端子和第二输入端子之间短路。利用此结构，在发生短路时，分压电压输出不在正常时的分压电压的范围内。所以，能够方便地检测出输入端子之间的短路。
图1是本发明第一实施方式中包含电压监视装置的电路的简要结构图。
图2是本发明第一实施方式电压监视装置的输入端子短路时的等价电路图。
图3是本发明第二实施方式中包含电压监视装置的电路的简要结构图。
图4是在本发明第二实施方式中，连接于电压监视装置的分压部的分压电压输出的输入端子与连接于温度检测部的温度输出的输入端子之间短路时的等价电路图。
图5A是本发明第二实施方式电压监视装置的正常时的电容连接点的电压的时变特性图。
图5B是在温度检测部的温度输出电压高于满充电时的电容的分压部的分压电压的状态下，输入端子短路时的电容连接点的电压的时变特性图。
图5C是在温度检测部的温度输出电压低于满充电时的电容的分压部的分压电压的状态下，输入端子短路时的电容连接点的电压的时变特性图。
图6是本发明第三实施方式的电压监视装置的温度检测部的简要电路图。
图7是本发明第三实施方式中，被连接到电压监视装置的分压部的分压电压输出的输入端子，与，被连接到温度检测部的温度输出的输入端子之间短路时，分压电压输出被选择时的部分电路图。
图8A是本发明第三实施方式中，串并联双电层电容器的情况下的蓄电装置的部分电路图，并联串联连接的部分电路图。
图8B是本发明第三实施方式中，串并联双电层电容器的情况下的蓄电装置的部分电路图，串联并联连接的情况下的部分电路图。
图8C是本发明第三实施方式中，串并联双电层电容器的情况下的蓄电装置的部分电路图，将并联的双电层电容器与单个双电层电容器相组合而串联连接的情况下的部分电路图。
附图标记说明1 主电源2 充电电路3 控制部4 上位控制部5A第一分压部5B第二分压部5C第三分压部6 蓄电部
7切换开关8监视部9温度检测部具体实施方式
(第一实施方式)图1是本发明第一实施方式中包含电压监视装置的电路的基本结构图。图2是本实施方式中电压监视装置的输入端子短路时的等价电路图。
主电源1由电池或发电机构成，并被连接到充电电路2。充电电路2控制充电电压和充电电流为规定值。充电电路2从控制部3得到充电开始或停止指令。控制部3，如后述，在控制电压监视装置全体的同时，与上位控制部4通信而决定充电的开始、停止。
第一分压部，即，分压部5A的结构是将蓄电部6的、施加到电容C1与电容C2之间的连接点的连接点电压V1，通过多个电阻R1、R2进行分压。蓄电部6中双电层电容器C1～Cn(n是电容的个数)串联连接。第一输入端子，即，输入端子IN1上被输入分压部5A的分压电压。第二分压部，即，分压部5B，将电容C2的充电电路2侧的电压由多个电阻R3、R4分压。与输入端子IN1相邻接的第二输入端子，即，输入端子IN2上被输入分压部5B的分压电压。以下相同，各个电容C3～Cn上，分别设置了将各电容的充电电路2侧的电压由多个电阻分压的分压部。蓄电部6通过充电电路2被充电到规定电压。
切换开关7从控制部3接收选择开关SW1～SWn+1中的任一个的信号。然后，多个输入端子IN1～INn+1中，将对应于此选择信号的输入端子INx(x是选择信号，1≤x≤n+1)的电压，作为切换开关7的输出，输出到控制部3。
监视部8具有包含分压部5A、5B的多个分压部、输入端子IN1～IN+1、切换开关7以及温度检测部9，监视充电时电压不同的双电层电容器Cx的端子的连接点上的电压和蓄电部6的环境温度。
输出环境温度的温度检测部9，将基准电压Vref由电阻R7和热敏电阻TH1分压，将两者之间的电压作为温度输出而输出。此温度输出，通过作为电压缓冲器的运算放大器OP1，而被连接到多个输入端子中的一个的输入端子IN3。
控制部3通过前述温度输出而求得环境温度，并且控制切换开关7。此外，控制部3还监视蓄电部6的充电状态。进一步，由各输入端子IN1～INn+1的电压求得各个电容C1～Cn的施加电压，如果异常，则通过对上位控制部4的通信而传递信息。即，控制部3基于切换开关7的输出，而求得电容C1～Cn两端的各施加电压。如果必要的话，向充电电路2发送充电停止指令。而且，存储各分压部使用的电阻比。
接下来，说明具有这样结构的电压监视装置的动作。当充电电路2从控制部3接收到充电开始的指令时，对蓄电部6施加规定充电电压，使蓄电部6充电。此时，对各电容C1～Cn的施加电压较高的情况下，或者周围环境温度较高的情况下，电容量和内部电阻就会劣化。因此，控制部3监视各电容C1～Cn的施加电压和环境温度。如果施加电压明显超过规定值或者环境温度明显超过规定值这样的异常发生了，控制部3就控制充电电路2，停止充电。根据情况，使蓄电部6放电。这样，控制部3减轻了对电容C1～Cn的过载。然而，虽未图示，设置用于强制风冷的风扇或者用于水冷的冷却水循环回路和泵，控制部3控制它们，使环境温度下降以减轻过载，这也是可以的。
如果蓄电部6被正常充电，控制部3对充电电路2指示充电停止。其后，对切换开关7顺序输出选择哪个输入端子INx的选择信号。这样，控制部3从切换开关7的输出中读取，各电容C1～Cn的连接点电压V1～Vn在各分压部被分压得到的分压电压VM1～VMn。
控制部3基于所读取的各分压电压VM1～VMn，估计实际的各电容C1～Cn的施加电压。具体而言，各分压部的分压比的倒数乘以各分压电压VM1～VMn，求得连接点电压V1～Vn。之后，在求得的连接点电压V1～Vn中，计算出相邻连接点电压之差Vx+1-Vx，由此，控制部3估计出施加到各电容C1～Cn两端的电压。
例如，如图1所示，利用第一电容即电容C1和电容C2之间的连接点电压V1，以及电容C2的充电电路2侧的连接点电压V2，控制部3计算出V2-V1，由此估计第二电容，即电容C2的施加电压。后面将详细说明此运算。
接下来，说明环境温度的检测方法。一定的基准电压Vref被作为第一电阻的电阻R7以及与温度成反比而改变电阻值的热敏电阻TH1分压。即，电阻R7和热敏电阻TH1形成为将基准电压Vref分压的第三分压部5C。由电阻R7和热敏电阻TH1得到的分压电压(温度输出)VMt，通过运算放大器OP1而与切换开关7的输入端子IN3相连接。所以，控制部3利用输入端子的选择信号而选择输入端子IN3，由此读入用于计算温度的温度输出VMt。
利用这样得到的各种电压，控制部3求得各电容C1～Cn的施加电压和环境温度。各个施加电压和环境温度的估计值中，任一个不在规定阈值范围内的情况时，通过通信输出而向上位控制部4发送异常。各电容C1～Cn的施加电压和环境温度都在阈值范围内的情况下，控制部3继续在每个规定时间监视施加电压和环境温度。
图1中，施加到电容C2两端的施加电压是V2-V1。因此，首先，控制部3接通开关SW1，读入电压V1经电阻分压后的分压电压VM1＝V1×R2/(R1+R2)。
接着，控制部3断开开关SW1后，接通开关SW2，读入电压V2经电阻分压后的分压电压VM2＝V2×R4/(R3+R4)。
控制部3将读入的VM1、VM2乘以各个分压部5A、5B的分压比的倒数，之后，进行减法处理。具体而言，控制部3通过下面的(1)式而求得V2-V1的值，即，C2两端的施加电压。
V2-V1=VM2×(R3+R4)R4-VM1×(R1+R2)R2---(1)]]>接下来，具体说明相邻的输入端子IN1～INn+1发生短路的情况下的故障检测方法。作为示例，用图2来说明输入端子IN1、IN2之间发生短路的情况。在此状态下，无论是在控制部3选择开关SW1的情况下，还是在选择开关SW2的情况下，控制部3都读入图2所示VM1和VM2的合成电压值Va。此合成电压值Va可以用(2)式表示，另外//表示并联的合成电阻值。
Va=(V1×R3R2//R4+R3R1+R2//R3//R4+V2×R1R2//R4+R1R3+R1//R2//R4)×R2//R4---(2)]]>因此，由控制部3求得的、作为电容C2两端的施加电压的电压值V2’-V1’，可以用下面的(3)式来表示。
V2′-V1′=Va×(R3+R4)R4-Va×(R1+R2)R2---(3)]]>在此，设定R1～R4的值，使得VM1＝VM2不成立。即，设定电阻值R3、R4，使得电容C1和电容C2电容量相同的情况下，分压部5B输出与分压部5A的分压电压不同的分压电压。以下相同，使各分压部的电阻值设定为，使得相邻的输入端子INn和INn-1上的分压电压VMn和VMn-1不同。
而且，各电阻值R1～R4设定为预定值，使得输入端子IN1、IN2之间发生短路时，切换开关7的输出变为异常电压，控制部3计算出与正常值V1-V2明显不同的异常电压V1’-V2’。即，输入端子IN1、IN2短路时，预先设定进行电阻分压的电阻值R1～R4，使得电压转变为与正常充电的情况下的分压电压VM1、VM2相比、明显更大或更小的电压。
在这样设定各电阻时，由(2)式、(3)式，在输入端子IN1和IN2发生短路故障时控制部3求得的V2’-V1’，是不同于没有短路时的正常值V2-V1的值，即，异常电压。
之后，在V2-V1与V2’-V1’中间设定电压阈值Vth，使得V2’-V1’＞Vth＞V2-V1或者V2’-V1’＜Vth＜V2-V1成立。在前一不等式的情况下，可以判定如果任意的Vx+1-Vx都达不到Vth，是正常的；超过Vth则是短路故障。另一方面，后一不等式的情况下，可以判定如果任意的Vx+1-Vx都大于Vth，则是正常的；如果小于等于Vth，则是短路故障。由此，控制部3，根据切换开关7输出的异常电压而求得的电容C1、C2两端的各施加电压，判定输入端子IN1、IN2之间已短路。
V2-V1是作为电容C2两端电压而求得的值。另一方面，各电容的大致电压，可以这样估计出来与各电容的静电容量的倒数成比例地分配蓄电部6的整体的电压。因此，可以既考虑到电容的静电容量的标准离差，也可以决定各电容的电压的正常电压范围。可以用此电压范围的上下限作为阈值。
通常，在对串联的最上位电容电压Vn进行分割得到的电压，不超过构成控制部3的微型计算机的A/D转换部分的上限的范围内，各分压部的电阻分割比被设定为相同。而且，如果分压电压VMn-1和VMn与切换开关7的相邻输入端子连接，就能很容易地检测到开关7的相邻输入之间的短路。这是因为短路时VM1和VM2的值相同，如果(1)式中的分割比相同的话，V2-V1就为0。但是，因为微型计算机的A/D转换部分有耐压上限值，将电阻分割比设定为符合高电压侧的时候，接近接地(GND)电位的电容C1的分压电压VM1变小。因此，微型计算机读取的A/D值易受外部干扰的影响。双电层电容器的串联数Cn越大，这样的现象越明显。而且，如果A/D端子的电压比0.3V左右的值低，来自A/D端子的漏电流就迅速增加。所以，来自A/D端子的读取误差就增大。
因此，电容C1的分压电压VM1最好在微型计算机的A/D转换部分的上限范围内尽可能大。为此，与电容C1对应的电阻分割比(R1+R2)/R2，和与电容C2对应的电阻分割比(R3+R4)/R4等最好设定得比较小。
另一方面，对于比电容C3更远离接地侧的位置上被连接的电容，有必要将电阻分割比设定为较大而不超过微型计算机的A/D转换部分的上限。由此，使各分压部的电阻分割比不同，能够提高分压电压的测定精度。然而，正因为如此，现有方法无法检测输入端子之间的短路。
本实施方式中，以使在相邻输入端子INn和INn-1的分压电压VMn和VMn-1不同的方式而设定各分压部的电阻值。于是，控制部3，在各电容两端电压超过或不到规定阈值时，判定输入端子之间发生了短路。通过上述结构和动作，能够可靠地检测切换开关7的输入端子之间的短路。在本结构中，因为分压电压输出能够连接到全部输入端子，所以能够有效利用输入端子。
在此，说明设定电阻值和电阻分割比的具体示例。图1中，双电层电容器的串联数Cn为6，C1～C6之间的满充电电压是12V。在此情况下，各电容的两端电压分别是2V。另外为了得到高精度的电压，微型计算机的A/D转换部分的上限电压是2.5V。
首先，为了使VM1的值较高，以降低在充电过程中对运算的各种干扰的影响，对应于电容C1的分压部5A中，使R1＝866O，R2＝866O。分割比是(R1+R2)/(R2)＝2。当切换开关7的输入间没有短路而是正常的时候，输入端子IN1的电压VM1是1V，运算电压V1是2V。
另一方面，对应于电容C2的分压部5B中，使R3＝4330O，R4＝866O。分割比是(R3+R4)/(R4)＝6。当切换开关7的输入间没有短路而是正常的时候，输入端子IN2的电压VM2是0.67V，运算电压V2是4V。即，V2-V1＝2V，VM2为与VM1不同的值。
相对于此，当切换开关的输入端子IN1和IN2之间发生短路时的异常电压Va，由(2)式得到Va＝0.875V。因此，V2’-V1’＝5.25-1.75＝3.25V。
由此，例如，如果Vth被设定为是V2-V1和V2’-V1’的中间值2.625V，控制部3能够检测到输入端子IN1和IN2之间的短路。可在V2-V1和V2’-V1’之间，适当设定Vth。例如，如果电容C1～C6的电容量标准离差预计是10％的话，设下限阈值为1.8V，低于此阈值的情况下可以判定为短路。而且，设上限阈值为2.2V，高于此阈值的情况下可以判定为短路。
另外，设定分压部5A的电阻分割比，使得VM1的值为0.3V以上，这样可以抑制干扰的影响，因此，就可以设定前述值以外的电阻分割比。而且，前述说明中，虽然是以蓄电部6满充电的情况下的电压为例进行的说明，也可以在更低的充电状态下进行判定。
(第二实施方式)图3是本发明第二实施方式中包含电压监视装置的电路的基本结构图。图4是连接于同电压监视装置的分压部的分压电压输出的输入端子与连接于温度检测部的温度输出的输入端子之间，短路时的等价电路图。图5A～图5C是同一电压监视装置的充电电压的时变特性(time-varyingcharacteristic)图图5A是正常时的电容连接点的电压的时变特性图。图5B是在温度检测部的温度输出电压高于满充电时的电容的分压部的分压电压的状态下，输入端子短路时的电容连接点的电压的时变特性图。图5C表示在温度检测部的温度输出电压低于满充电时的电容的分压部的分压电压的状态下，输入端子短路时的电容连接点的电压的时变特性图。
图3所示电压监视装置，与图1所示第一实施方式的结构中的温度检测部9的温度输出VMt的输入端子的位置不相同。即，温度检测部9的温度输出VMt被连接到输入端子IN2，分压部5B的分压电压VM2被连接到输入端子IN3。在此情况下，输入端子IN3是被输入分压电压VM2的第二端子，输入端子IN2是被输入温度输出VMt的第三端子。此外，与第一实施方式结构相同，对相同结构部件使用相同标记，因此省略详细的说明。
本实施方式的特点在于接收温度检测部9的温度输出VMt的输入端子IN2，与，接收分压部5A的分压电压VM1或者接收分压部5B的分压电压VM2的输入端子IN1或IN3之间短路时的检测方法。
如第一实施方式中所述，监视电容C1～Cn两端的施加电压的切换开关7的输入端子之间的短路，可以通过这样的方法解决预先设定可能检测出短路的各分压部的电阻值，以及在控制部3内的故障判定的电压阈值Vth。然而，温度检测部9中用于分压的电阻中一个是热敏电阻TH1，其电阻值随温度而变化，因此无法预先设定能够作为故障判定的电阻值。下面说明其理由。
使Vref是5V，用于修正电容的温度特性的温度范围是从-40℃到+25℃。且，使R7是200kO。25℃下的热敏电阻TH1的电阻值是10kO、温度特性B常数是3400的情况下，VMt的温度依存性呈表1所示的指数函数似的变化。
表1
如表1所示，VMt随温度变化，包含了图1中的分压电压VM1和VM2的值，因此，无法检知IN2及其相邻端子之间的短路，即IN2和IN1之间的短路或者IN2与IN3之间的短路。
在此，如图3所示，电阻R7及与其串联的热敏电阻TH1对基准电压Vref进行分压，此分压电压(温度输出)与切换开关7的输入端子IN2之间插入了运算放大器OP1作为电压缓冲器。利用此电压缓冲器，即使在输入端子IN2与相邻输入端子IN1或IN3之间短路的情况下，控制部3也能方便地检测出这样的故障。
以下具体说明该检测方法。首先，用图5A说明，输入端子IN2和IN1或IN3之间没有短路而正常充电的情况。输入端子IN1、IN3的电压VM1、VM3，沿正常时的电压变化的轨迹上升到满充电为止，与之对应，V1、V2如图5A所示上升。
与之相反，切换开关7的输入端子IN1、IN2短路，VMt＞VM1时的情况，用图5B加以说明。如图4所示，输入端子IN1、IN2短路的情况下，与正常时的V1被电阻分割得到的分压电压VM1＝V1×R2/(R1+R2)的值无关，VM1被固定为作为电压缓冲器的运算放大器OP1的输出电压值(＝温度输出)VMt＝Vref×TH1/(R7+TH1)。特别是，在蓄电部6从充电开始初期的0V直到规定满充电电压为止，迅速充电的，充电控制的情况下，假定在充电时间从0到T的短时间范围内，环境温度的变化非常小。故而，输入端子IN1、IN2的电压VM1、VMt被固定为定值。于是，V1固定在如图5B所示的较高的值。
为此，充电开始初期V2-V1的施加电压，即，电容C2两端施加电压从充电初期的负电压开始，到满充电之前，从负电压反变为正电压。达到满充电时，电容C2两端施加电压V2-V1被检测为异常小的电压。另一方面，电容C1两端施加电压V1被检测为异常大的电压。
另一方面，如果短路时的温度输出VMt为比电容C1的满充电电压V1还小的值的情况时，则如图5C所示。换言之，控制部3计算出电容C2两端施加电压V2-V1为异常大的电压。
这样，如果是涉及温度检测部9的温度输出VMt的部分发生短路，电容C1、C2的施加电压表现出异常动作。利用此动作，控制部3检测出充电中減少的施加电压、充电初期电容的负的施加电压、或者满充电时的过大的施加电压这样的异常电压。基于此检测結果，控制部3检测出温度检测部9的温度输出的输入端子IN2与相邻分压电压的输入端子IN1已短路。换言之，根据在输入端子IN2与输入端子IN1之间短路之时引起的、输入端子IN1的异常电压而计算出的、电容C1、C2两端的各施加电压，控制部3判定输入端子IN1、IN2之间已短路。
此时，分别设定对应于各个异常电压的规定阈值，通过是否在阈值之外而区分出是否是正常充电。换言之，如前述，利用在满充电状态的电容两端的施加电压而进行判断的情况下，与第一实施方式相同，能够考虑到电容C1～C6的电容量标准离差而设定阈值。如果估计电容量的标准离差为10％，可以使下限阈值为1.8V，低于此的情况下判定为短路。且，也可以使上限阈值为2.2V，高于此的情况下判定为短路。这样，即使包含温度检测部9的输出的部分发生短路，也能方便地检测出来。
在输入端子IN2和IN3之间短路的情况下，分压部5B的分压电压VM2被固定为温度输出电压VMt。在此情况时，输入端子IN1和IN2之间发生短路时一样也能被检知。在此情况下，作为异常检测对象的电容不是C1、C2，而是C2、C3。
利用上述结构、动作，即使在包含温度检测部9的温度输出的部分发生短路，也能以简单的结构而进行短路检测。另外本结构中，因为也能够连接全部输入端子，所以能充分利用输入端子。
另外，尽管此处以输入端子IN1或IN3之间的短路为例进行了说明，但是，例如温度输出的输入端子是输入端子IN4等其他位置的情况时，同样能够检测出其他输入端子间的短路。
(第三实施方式)图6是本发明第三实施方式的电压监视装置的温度检测部的简要电路图。图7是被连接到同电压监视装置的分压部的分压电压输出的输入端子，与，被连接到温度检测部的温度输出的输入端子之间短路时，分压电压输出被选择时的部分电路图。
本实施方式与图3所示第二实施方式的不同点是，使用图6所示电路结构的温度检测部9A。除此之外的结构，与第二实施方式的结构大致相同，同一结构部件使用同一标记，并省略详细的说明，而说明不同的部分说明。
在第二实施方式中，电阻R7与热敏电阻TH1的分压电压(温度输出)VMt，被输入到运算放大器OP1构成的电压缓冲器。与此对应，本实施方式中，被输入温度输出VMt的输入端子IN2，通过可以被外部控制的开关SW而被连接到既定电压。即，对基准电压Vref进行分压的作为第一电阻的电阻R7和热敏电阻TH1构成了作为第三分压部的分压部5C，分压部5C的分压电压(温度输出)VMt被连接到开关SW。开关SW接通时，电阻7和热敏电阻TH1之间的连接点连接到既定电压。另外，本实施方式中，使既定电压是接地。且，开关SW由控制部3控制开关。
接下来说明正常时的温度检测部9A的动作。图7中，没有短路而是正常时，切换开关7选择除了被连接到温度检测部9A的温度输出VMt的输入端子IN2之外的输入端子时，控制部3使开关SW接通。由此，除了温度检测时之外，输入端子IN2通常被拑位为接地。
在检测温度时，控制部3向切换开关7输出选择信号，以选择被连接到温度输出VMt的输入端子IN2。此时，控制部3同时断开开关SW。由此，温度输出VMt从接地断开，输入端子IN2的电压为温度输出VMt，控制部3就能够计算出温度。然后，控制部3在求得蓄电部的环境温度之后，接通开关SW。如上控制开关SW，由此，开关SW只在读取温度输出VMt时才断开，除此以外的时间都接通。
接着，说明当输入收温度输出VMt的输入端子IN2，和被连接到分压部5A的分压电压VM1的输入端子IN1之间短路时，检测短路的方法。如图7所示，输入端子IN1和IN2短路的状态下，切换开关7选择输入端子IN1。在此情况下，由于开关SW接通，因此，分压部5A的分压电压VM1被接地。从而，输入端子IN1的电压为接地电位。因为输入端子IN1为既定电压的接地电位，所以控制部3能够检测输入端子IN1与IN2间的短路。
这样，如果检测到输入端子IN1、IN2发生了短路，控制部3视切换开关7接下来选择的输入端子IN2的温度输出为异常，不进行温度计算动作。而且，控制部3将这样的表示短路的信息、不能正常得到温度的信息等通知上位控制部4，同时，根据需要，进行向充电电路2发出充电停止指令等的动作。
如上所述，如果输入端子IN2，和其相邻输入端子IN1或输入端子IN3之间发生了短路的话，切换开关7已选择输入端子IN1或者输入端子IN3时，电压为既定电压。因此，通过输入端子IN1或者输入端子IN3的电压是否是既定电压这样简单的判断基准，就能够检测是否发生了短路。而且，通过使用图6中的电路结构所表示的温度检测部9A，与第二实施方式相比不需要运算放大器OP1，电路结构能够更简单，成本更低。利用以上结构、动作，即使在温度检测部9A的温度输出，和用于计算电容的端子电压的分压电压之间发生短路的情况下，也能以更简单的结构进行短路检测。
另外，不包含温度输出的输入端子之间的短路检测方法与第一实施方式相同。而且，本结构中，全部输入端子也都能连接，所以能够有效利用输入端子。
另外，虽然在第一实施方式～第三实施方式中，多个双电层电容器全部是串联连接的，但是对应于蓄电部6的电力规格，这也可以采用串并联连接。图8A～图8C是串并联双电层电容器的情况下的部分电路图。图8A是将串联连接的双电层电容器并联的部分电路图；图8B是将并联连接的双电层电容器串联的情况下的部分电路图；图8C是将并联的双电层电容器与单个双电层电容器相组合而串联连接的情况下的部分电路图。
如图8A所示，在将串联的多个双电层电容器并联连接起来的蓄电部6的串并联结构中，监视部8与蓄电部6数目相同即可。如图8B所示，在将并联的多个双电层电容器串联连接起来的蓄电部6的串并联结构中，或者，如图8C所示将并联的双电层电容器与单个双电层电容器相组合而串联连接的串并联结构中，监视部8以监视在充电时电压不同的双电层电容器的端子的连接点的电压的方式进行连接即可。即，即使是电容C1与作为第三电容的电容C3并联再与电容C2串联的结构的蓄电部6中，本发明也能适用。而且，将电容C2并联连接电容C3也可以。另外，并联电容的数目不受限制。
第一实施方式至第三实施方式中，用电容量大的双电层电容器作为电容，但是并不限于此。但是，双电层电容器容易因为环境温度和维持电压而引起电容量的下降。因此，本实施方式电压监视装置对使用双电层电容器的蓄电装置特别有用。
工业实用性本发明电压监视装置，能够容易地检测输入端子之间的短路故障，因此特别适用于使用电容的、要求高可靠性的车辆用紧急备用电源等。
(按照条约第19条的修改)1、删除2、(修改后)一种电压监视装置，用于检测至少包含串联连接的第一电容和第二电容的蓄电部中的、所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，所述电压监视装置包括充电电路，其用于向所述蓄电部施加充电电压；监视部，其包括第一分压部，其使用多个电阻对所述第一电容和所述第二电容的连接点上的电压进行分压；第一输入端子，其被输入所述第一分压部的分压电压；第二分压部，其使用多个电阻对所述第二电容的所述充电电路侧的电压进行分压，电阻值被设定为，使得在所述第一电容与所述第二电容的电容量相同的情况下，所述第二分压部输出与所述第一分压部的分压电压不同的分压电压；第二输入端子，其与所述第一输入端子相邻设置，且被输入所述第二分压部的分压电压；温度检测部，其进一步包括第三分压部，其由将基准电压分压的第一电阻和热敏电阻而构成；以及运算放大器，其作为被输入所述第三分压部的分压电压的电压缓冲器；所述温度检测部输出所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点的电压，作为温度输出；第三输入端子，其被输入所述温度输出；以及切换开关，其用于选择所述第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子中的一个进行输出；以及，控制部，其用于向所述切换开关输出所述第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子的选择信号，基于所述切换开关的输出而求得所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，并且，基于所述温度输出求得所述蓄电部的环境温度；其中，
构成所述第一分压部和所述第二分压部的所述多个电阻的电阻值被设定为，使得在所述第一输入端子和所述第二输入端子之间发生短路的时候，所述切换开关的输出为异常电压；所述控制部，根据从所述异常电压而求得的所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，而判定所述第一输入端子和所述第二输入端子之间发生短路；根据所述第三输入端子和所述第一输入端子之间短路时发生的所述第一输入端子的异常电压，求得的所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，而判定所述第一输入端子与所述第三输入端子之间发生短路。
3、(修改后)一种电压监视装置，其用于检测至少包含串联连接的第一电容和第二电容的蓄电部中的、所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，所述电压监视装置包括充电电路，其用于向所述蓄电部施加充电电压；监视部，其包括第一分压部，其使用多个电阻对所述第一电容和所述第二电容的连接点上的电压进行分压；第一输入端子，其被输入所述第一分压部的分压电压；第二分压部，其使用多个电阻对所述第二电容的所述充电电路侧的电压进行分压，电阻值被设定为，使得在所述第一电容与所述第二电容的电容量相同的情况下，所述第二分压部输出与所述第一分压部的分压电压不同的分压电压；第二输入端子，其与所述第一输入端子相邻设置，且被输入所述第二分压部的分压电压；温度检测部，其进一步包括第三分压部，其由将基准电压分压的第一电阻和热敏电阻而构成；以及开关，其被输入所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点的电压，在接通时，将所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点连接到既定电压；所述温度检测部输出所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点的电压，作为温度输出；以及，第三输入端子，其被输入所述温度输出；以及切换开关，其用于选择所述第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子中的一个进行输出，以及，控制部，其用于向所述切换开关输出所述第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子的选择信号，基于所述切换开关的输出而求得所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，并且，在检测温度时，向所述切换开关输出所述选择信号，以选择所述第三输入端子，同时断开所述开关，并且，基于所述温度输出求得所述蓄电部的环境温度，在求得所述环境温度之后，接通所述开关，其中，构成所述第一分压部和所述第二分压部的所述多个电阻的电阻值被设定为，使得在所述第一输入端子和所述第二输入端子之间发生短路的时候，所述切换开关的输出为异常电压；所述控制部，根据从所述异常电压而求得的所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，而判定所述第一输入端子和所述第二输入端子之间发生短路；在所述第三输入端子与所述第一输入端子或所述第二输入端子中任一个之间发生短路的时候，通过从所述第一输入端子和所述第二输入端子中的任一个得到所述既定电压，由此检测出所述第三输入端子与所述第一输入端子或所述第二输入端子中任一个之间的短路。
4、(修改后)一种蓄电装置，包括至少包含串联连接的第一电容和第二电容的蓄电部；以及如权利要求2或3所述的电压监视装置。
5、如权利要求4所述的蓄电装置，其中，所述蓄电部进一步包括与所述第一电容和所述第二电容中一个相并联的第三电容。
6、如权利要求4所述的蓄电装置，其中，所述第一电容和所述第二电容是双电层电容器。
权利要求
1.一种电压监视装置，其用于检测至少包含串联连接的第一电容和第二电容的蓄电部中的、所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，所述电压监视装置包括充电电路，其用于向所述蓄电部施加充电电压；监视部，其包括第一分压部，其使用多个电阻对所述第一电容和所述第二电容的连接点上的电压进行分压；第一输入端子，其被输入所述第一分压部的分压电压；第二分压部，其使用多个电阻对所述第二电容的所述充电电路侧的电压进行分压，电阻值被设定为，使得在所述第一电容与所述第二电容的电容量相同的情况下，所述第二分压部输出与所述第一分压部的分压电压不同的分压电压；第二输入端子，其与所述第一输入端子相邻设置，且被输入所述第二分压部的分压电压；以及切换开关，其用于选择所述第一输入端子和第二输入端子中的一个进行输出；以及，控制部，其在向所述切换开关输出所述第一输入端子和第二输入端子的选择信号，并且基于所述切换开关的输出而求得所述第一电容两端的施加电压和第二电容两端的施加电压；其中，构成所述第一分压部和所述第二分压部的所述多个电阻的电阻值被设定为，使得所述第一输入端子和所述第二输入端子之间短路的时候，所述切换开关的输出为异常电压，所述控制部根据从所述异常电压求得的所述第一电容两端的施加电压和所述第二电容两端的施加电压，判定所述第一输入端子和所述第二输入端子之间发生短路。
2.如权利要求1所述的电压监视装置，其中，所述监视部进一步包括温度检测部，其进一步包括第三分压部，其由对基准电压分压的第一电阻和热敏电阻所构成；以及，运算放大器，其作为被输入所述第三分压部的分压电压的电压缓冲器，所述温度检测部输出所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点的电压，作为温度输出；以及，第三输入端子，其被输入所述温度输出，并且，设置在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间，所述控制部，基于所述温度输出而求得所述蓄电部的环境温度，并且根据所述第一电容两端的施加电压和第二电容两端的施加电压而判定所述第一输入端子和所述第三输入端子之间发生了短路，所述第一电容两端的施加电压和第二电容两端的施加电压是，从所述第三输入端子和所述第一输入端子之间短路时发生的所述第一输入端子的异常电压而求得的。
3.如权利要求1所述的电压监视装置，其中，所述监视部进一步包括温度检测部，其进一步包括第三分压部，其由对基准电压分压的第一电阻和热敏电阻所构成；以及，开关，其被输入所述第一电阻和所述热敏电阻的连接点的电压，其被所述控制部控制接通断开，在接通的时候，将所述第一电阻和所述热敏电阻的连接点连接到既定电压，所述温度检测部输出所述第一电阻和所述热敏电阻之间的连接点的电压，作为温度输出；以及，第三输入端子，其被输入所述温度输出，并且，设置在所述第一输入端子与所述第二输入端子之间，所述控制部，在检测温度时，向所述切换开关输出选择信号，以选择所述第三输入端子，同时，断开所述开关，基于所述温度输出而求得所述蓄电部的环境温度，在求得所述环境温度之后，接通所述开关，并且，在所述第三输入端子与所述第一输入端子或所述第二输入端子中任一个之间发生了短路的时候，通过从所述第一输入端子和所述第二输入端子中任一个得到所述既定电压，由此检测所述第三输入端子与所述第一输入端子或所述第二输入端子中任一个之间的短路。
4.一种蓄电装置，包括至少包含串联连接的第一电容和第二电容的蓄电部；以及，如权利要求1所述的电压监视装置。
5.如权利要求4所述的蓄电装置，其中，所述蓄电部进一步包括与所述第一电容和所述第二电容中一个相并联的第三电容。
6.如权利要求4所述的蓄电装置，其中，所述第一电容和所述第二电容是双电层电容器。
全文摘要
用于测定构成蓄电部的多个电容的各个两端子间电压的电压监视装置中，将充电时的端子间连接点的电压分别电阻分割后得到的分压电压，被连接到切换开关。而且，预先设定用于电阻分割的电阻值，使得切换开关的相邻输入端子之间短路时，变为比在正常充电情况下的分压电压明显大或明显小的电压。
文档编号H02J7/00GK101061388SQ200680001178
公开日2007年10月24日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月25日
发明者小田岛义光, 森田一树, 竹本顺治 申请人:松下电器产业株式会社