專利名稱：電壓監(jiān)測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池的電壓監(jiān)測器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上存在具有檢測閾值的自發(fā)改變以便檢測電池過充電和/或過放電的功能的電池控制器，作為其實例，第一專利文獻中提出了這樣的電池控制器。具體地，第一專利文獻中公開的此結(jié)構(gòu)是檢測電池的電壓，以及把檢測的電壓與閾值相比較。當把電池電壓與閾值相比較時，此結(jié)構(gòu)使閾值從它的原始值強制偏移恒定值，即， 切換一級閾值。隨后，電壓控制器在閾值與電池電壓之間的大小關(guān)系無論閾值的強制偏移如何均不反轉(zhuǎn)時確定在閾值中存在大的自發(fā)改變。這使得可以檢測閾值的特性偏移。以上討論的技術(shù)專利文獻第一專利文獻:2003-92840

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題然而，在以上傳統(tǒng)技術(shù)中，當使閾值偏移一級時，即使在閾值中的自發(fā)改變使閾值的特性偏移的情況下，用于使閾值偏移的裝置的故障也會引起閾值與電池電壓之間的大小關(guān)系反轉(zhuǎn)。因此，傳統(tǒng)技術(shù)存在問題；此問題是確定閾值的特性偏移的可靠性低。鑒于以上方面，本發(fā)明的目的是提供能夠改進確定閾值的特性偏移的可靠性的電壓監(jiān)測器。技術(shù)方案為了實現(xiàn)上述的這種目的，根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)明是用于基于監(jiān)測器閾值而監(jiān)測電池的電壓以及用于基于第一和第二診斷閾值而診斷電池的電壓的電壓監(jiān)測器。所述電壓監(jiān)測器包括第一裝置，用于獲得電池的電壓與監(jiān)測器閾值和第一診斷閾值中任一個之間的第一相對的相互關(guān)系，以及輸出表示獲得的第一相對的相互關(guān)系的第一信息。所述電壓監(jiān)測器包括第二裝置，用于獲得電池的電壓與監(jiān)測器閾值和第二診斷閾值中任一個之間的第二相對的相互關(guān)系，以及輸出表示獲得的第二相對的相互關(guān)系的第二信息。所述電壓監(jiān)測器包括閾值切換裝置，用于在執(zhí)行監(jiān)測時把第一裝置使用的閾值切換為監(jiān)測器閾值以及把第二裝置使用的閾值切換為監(jiān)測器閾值，以及用于在執(zhí)行診斷時把第一裝置使用的閾值切換為第一診斷閾值以及把第二裝置使用的閾值切換為與第一診斷閾值相同的第二診斷閾值。所述電壓監(jiān)測器包括差錯檢測裝置，用于在已把第一和第二閾值切換為相同值之后接收從第一裝置輸出的第一信息以及從第二裝置輸出的第二信息；以及在第一裝置的第一信息與第二裝置的第二信息不同的情況下檢測出在閾值切換裝置切換的閾值中存在差錯。因為構(gòu)成了在閾值切換裝置把第一和第二裝置使用的第一診斷閾值和第二診斷
4閾值切換為相同值用于診斷時把來自第一裝置和第二裝置的第一信息和第二信息相對比較的雙工系統(tǒng)，所以第一信息和第二信息在不存在特性偏移的情況下彼此相同。如果存在特性偏移，第一信息與第二信息不同。具體地，檢測出第一信息與第二信息不同允許檢測第一裝置和第二裝置中任一個的閾值的特性偏移。因而，可以改進確定閾值的特性偏移的可靠性。在權(quán)利要求2中描述的發(fā)明中，閾值切換裝置在數(shù)個級別中切換第一診斷閾值和第二診斷閾值。因為在數(shù)個級別中切換第一診斷閾值和第二診斷閾值，所以可以把在每個級別的診斷閾值中的每個診斷閾值與電池的電壓相比較。具體地，即使在一個級別中切換的閾值與電池電壓之間的大小關(guān)系不反轉(zhuǎn)的情況下，在數(shù)個級別中細微切換閾值也由于閾值的特性偏移而在比較裝置中的任一個中獲得代表閾值與電池電壓之間的大小關(guān)系被反轉(zhuǎn)的比較結(jié)果，以及在比較裝置中的另一個中獲得代表大小關(guān)系不被反轉(zhuǎn)的比較結(jié)果。因而，可以改進確定閾值的特性偏移的準確性。特別地，如果保持電池電壓不改變，則相對于恒定電池電壓逐步切換閾值允許閾值和電池電壓之間的大小關(guān)系反轉(zhuǎn)。在權(quán)利要求3中描述的發(fā)明中，差錯檢測裝置在第一比較裝置的第一信息和第二比較裝置的第二信息在數(shù)個級別中的兩個或更多個級別中彼此不同的情況下檢測出在監(jiān)測器閾值中存在差錯。因為在檢測出第一信息和第二信息彼此連續(xù)不同時存在差錯，所以可以防止錯誤檢測。因而，可以改進確定閾值特性偏移的準確性。在權(quán)利要求4中描述的發(fā)明中，第一裝置包括第一電壓分壓裝置，用于輸出與監(jiān)測器閾值和第一診斷閾值中的一個對應(yīng)的電壓作為電池的電壓的分壓電壓；第一參考電壓源，用于輸出第一參考電壓；以及第一比較器，用于接收第一電壓分壓裝置的分壓電壓和第一參考電壓源的第一參考電壓，以及用于輸出第一電壓分壓裝置的分壓電壓與第一參考電壓源的第一參考電壓之間比較的結(jié)果作為第一信息，第二裝置包括第二電壓分壓裝置，用于輸出與監(jiān)測器閾值和第二診斷閾值中的一個對應(yīng)的電壓作為電池的電壓的分壓電壓；第二參考電壓源，用于輸出第二參考電壓；以及第二比較器，用于接收第二電壓分壓裝置的分壓電壓和第二參考電壓源的第二參考電壓，以及用于輸出第二電壓分壓裝置的分壓電壓與第二參考電壓源的第二參考電壓之間比較的結(jié)果作為第二信息，以及閾值切換裝置切換第一電壓分壓裝置的電壓分壓比率和第二電壓分壓裝置的電壓分壓比率以把第一裝置使用的閾值切換為第一診斷閾值，以及把第二裝置使用的閾值切換為第二診斷閾值。以上敘述的第一裝置和第二裝置中每個的配置允許電池電壓與閾值之間相對的相互關(guān)系的輸出。
在權(quán)利要求5中描述的發(fā)明中，把第一和第二診斷閾值設(shè)置為在電池要使用的電壓范圍內(nèi)。這使得可以防止第一和第二診斷閾值中的每個在從電池電壓的最低值至最高值的總范圍內(nèi)的逐步切換。在權(quán)利要求6中描述的發(fā)明中，第一裝置包括第一電壓分壓裝置，用于分壓參考電壓以輸出與監(jiān)測器閾值和第一診斷閾值中的一個對應(yīng)的分壓電壓；以及第一比較器，用于接收第一電壓分壓裝置的分壓電壓和電池的電壓，以及把分壓電壓與電池的電壓相比較以輸出比較的結(jié)果作為第一信息，第二裝置包括第二電壓分壓裝置，用于分壓參考電壓以輸出與監(jiān)測器閾值和第二診斷閾值中的一個對應(yīng)的分壓電壓；以及第二比較器，用于接收第二電壓分壓裝置的分壓電壓和電池的電壓，以及把分壓電壓與電池的電壓相比較以輸出比較的結(jié)果作為第二信息，以及閾值切換裝置切換第一電壓分壓裝置的電壓分壓比率和第二電壓分壓裝置的電壓分壓比率中的每個以把第一裝置使用的閾值切換為第一診斷閾值、以及把第二裝置使用的閾值切換為第二診斷閾值。以上敘述的第一裝置和第二裝置中每個的配置允許輸出電池電壓與對應(yīng)于閾值的分壓電壓之間相對的相互關(guān)系作為電池電壓與閾值之間比較的結(jié)果。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括電壓監(jiān)測器的電壓監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)視圖；圖2是表示在第一和第二切換單元中不存在閾值特性偏移時第一和第二比較器的輸入和輸出的時序圖；圖3是表示在第一和第二切換單元中存在閾值特性偏移時第一和第二比較器的輸入和輸出的時序圖；以及圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例修改的包括電壓監(jiān)測器的電壓監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一部分的視圖。
具體實施例方式將在下文中參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括電壓監(jiān)測器的電壓監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)視圖。如圖1中所示，電壓監(jiān)測系統(tǒng)包括電池10和電壓監(jiān)測器20。電池10是能夠生成恒定電壓的電壓源。此電池10例如用作用于驅(qū)動負載的電源或者用于電子器件的電源。作為電池10，例如，可以使用不可充電的主電池或者可充電的副電池。在此實施例中，使用鋰離子副電池。電壓監(jiān)測器20具有過充電和過放電檢測功能和自診斷功能，過充電和過放電檢測功能用于檢測作為副電池的電池10過充電和過放電，自診斷功能用于診斷用于檢測過充電和過放電的閾值的特性偏移。
過充電和過放電檢測功能是把電池10的電壓與預(yù)定值(閾值)相比較從而監(jiān)測電池10電壓的功能。當電池10是副電池時，電壓監(jiān)測器20監(jiān)測包括電池10的電壓是否在用于檢測過充電的恒定值(閾值)與用于檢測過放電恒定值(閾值)之間。自診斷功能是檢測是否由于任何起因(如，電路故障)改變了用于檢測過充電和過放電的閾值的功能。具體地，自診斷功能使用用于診斷用于檢測過充電和過放電的閾值中是否存在故障的診斷閾值來檢測異常，如，構(gòu)成過充電和過放電檢測功能的每個單元中的擾動和故障。以上敘述的電壓監(jiān)測器20裝備有監(jiān)測器電路部件30和微型計算機40。監(jiān)測器電路部件30包括第一監(jiān)測器電路50和第二監(jiān)測器電路60，這些第一和第二監(jiān)測器電路50和60構(gòu)成雙工電路。具體地，第一監(jiān)測器電路50和第二監(jiān)測器60的配置相同。把監(jiān)測器電路部件30設(shè)計成IC (集成電路)。第一監(jiān)測器電路50適用于把閾值與電池10的電壓相比較以輸出比較結(jié)果，并且設(shè)置有第一切換單元51、第一參考電壓源52以及第一比較器53。第一切換單元51操作用于根據(jù)電池10的電壓生成與閾值對應(yīng)的閾值電壓。為此， 第一切換單元51連接在和電池10的正電位電相連的第一線路31與和電池10的負電位電相連的第二線路32之間。以上敘述的第一切換單元51裝備有多個電阻器55和多個開關(guān)56以生成閾值電壓作為閾值。電阻器陽串聯(lián)連接在第一線路31與第二線路32之間。每個開關(guān)56被設(shè)計成例如電阻器元件和/或晶體管，并且具有輸入端子和輸出端子。每個開關(guān)56適用于在控制下接通和關(guān)斷以準許輸入與輸出端子之間的電流導通以及抑制它們之間的電流導通。把開關(guān)56的數(shù)量設(shè)置為比電阻器55的數(shù)量少一個。在相鄰電阻器55對之間存在連接點。通過每個連接點，連接相應(yīng)開關(guān)56的輸入端子。這使得開關(guān) 56彼此并聯(lián)連接。各開關(guān)56的輸出端子彼此共同相連，其與第一比較器53的非反相輸入端子(+端子)相連。在此實施例中，i^一個電阻器55al至55all串聯(lián)連接，十個開關(guān)56al至56al0中的每個開關(guān)與相應(yīng)的電阻器陽對的連接點相連。電阻器陽中處于最靠近第二線路32的開關(guān)56al0是用于過充電檢測的開關(guān)56。相對比地，開關(guān)56中處于最靠近第一線路31的開關(guān)56al是用于過放電檢測的電阻器。當接通開關(guān)56中的任一個開關(guān)時，電阻器55分壓電池10的電壓，把分壓的電壓輸入到第一比較器53的非反相輸入端子作為閾值電壓。因而，當接通開關(guān)56中最靠近第一線路31的開關(guān)56時，把與第一線路31相連的一個電阻器55以及與第二線路32相連的十個電阻器陽的分壓電壓輸入到第一比較器53作為過放電檢測閾值，即，閾值電壓。如上所述，開關(guān)56之間的切換允許從第一切換單元51向第一比較器53輸出與過充電檢測閾值、第一至第八閾值以及過放電檢測閾值中的任一個對應(yīng)的分壓電壓作為閾值電壓。把這些過充電檢測閾值、第一至第八閾值以及過放電檢測閾值設(shè)置為在電池10 的電壓范圍內(nèi)。當使用鋰離子電池作為電池10時，把過放電檢測閾值設(shè)置為例如4. 25V，把過充電檢測閾值設(shè)置為例如1.75V。因而，把第一至第八閾值設(shè)置為在過充電檢測閾值與過放電檢測閾值之間的電池10的使用范圍(如，從1. 75V至4. 25V的范圍)內(nèi)。
另外，第一至第八閾值允許電壓監(jiān)測器20執(zhí)行自診斷以便檢測閾值的特性偏移。 把第一至第八閾值設(shè)置成使得恒定值逐步偏移。例如，當把恒定值設(shè)置為0. IV時，確定第一至第八閾值以使得把第一與第二閾值之間的差值設(shè)置為0. IV，以及把第二與第三閾值之間的差值設(shè)置為0. IV。換言之，確定電阻器55al至55all的阻抗以使得第一至第八閾值逐步地改變恒定值。在此實施例中，對于自診斷，從最高第一閾值至最低第八閾值逐步切換第一至第八閾值。如上所述，第一至第八閾值被設(shè)置為在電池10使用的電壓的范圍內(nèi)，以及可以在電壓范圍內(nèi)逐步切換。以此方式設(shè)置每個閾值防止診斷閾值從電池10電壓的最低值至最高值逐步切換。第一參考電壓源52是用于生成恒定的第一參考電壓的電壓源。第一參考電壓源 52連接在第二線路32與第一比較器53的反相輸入端子(-端子)之間。第一比較器53具有非反相輸入端子、反相輸入端子以及輸出端子。當從第一切換單元51輸入閾值電壓以及從第一參考電壓源52輸入第一參考電壓時，第一比較器53適用于輸出它們之間比較的結(jié)果作為第一輸出。可以使用比較器作為第一比較器53。如上所述，把第一參考電壓輸入到反相輸入端子，把閾值電壓輸入到非反相輸入端子。因而，當閾值電壓高于第一參考電壓時，獲得高電平信號，當閾值電壓低于第一參考電壓時，獲得低電平信號。第二監(jiān)測器電路60與第一監(jiān)測器電路50 —起構(gòu)成雙工電路。第二監(jiān)測器電路60 的電路配置與第一監(jiān)測器電路50的電路配置一樣。具體地，第二監(jiān)測器電路60適用于把閾值與電池10的電壓相比較以輸出比較結(jié)果，并且設(shè)置有第二切換單元61、第二參考電壓源62以及第二比較器63。第二切換單元61如同第一切換單元51 —樣操作用于根據(jù)電池10的電壓生成與閾值對應(yīng)的閾值電壓，并且連接在第一線路31與第二線路32之間。結(jié)構(gòu)與第一切換單元 51 一樣的第二切換單元61具有多個電阻器65al至65all以及多個開關(guān)66al至66al0。電阻器65al至65all與開關(guān)66al至66al0之間的連接配置與電阻器55al至與56al至56al0之間的連接配置相同。各開關(guān)66的輸出端子彼此共同相連，其與第
二比較器63的非反相輸入端子(+端子)相連。開關(guān)66的配置與第一切換單元51的開關(guān) 56的配置相同。把第二切換單元61中的過充電檢測閾值、第一至第八閾值以及過放電檢測閾值設(shè)置為與第一切換單元51中的過充電檢測閾值、第一至第八閾值以及過放電檢測閾值相同。開關(guān)66之間的切換允許從第二切換單元61向第二比較器63輸出與過充電檢測閾值、 第一至第八閾值以及過放電檢測閾值中的任一個對應(yīng)的分壓電壓作為閾值電壓。第二參考電壓源62和第一參考電壓源52 —樣是用于生成恒定第二參考電壓的電壓源。第二參考電壓源62生成的第二參考電壓與第一參考電壓源52生成的第一參考電壓相同。第二參考電壓源62連接在第二線路32與第二比較器63的反相輸入端子(-端子) 之間。當從第二切換單元61輸入閾值電壓以及從第二參考電壓源62輸入第二參考電壓時，第二比較器63適用于輸出它們之間比較結(jié)果作為第二輸出?？梢匀缤谝槐容^器53 一樣使用比較器作為第二比較器63。
把第二參考電壓輸入到第二比較器63的反相輸入端子，把閾值電壓輸入到非反相輸入端子。因而，當閾值電壓高于第二參考電壓時，第二輸出變成高電平信號，當閾值電壓低于第二參考電壓時，第二輸出變成低電平信號。如上所述，第一監(jiān)測器電路50和第二監(jiān)測器電路60在配置上彼此相同。即，監(jiān)測器電路30裝備有這種雙工電路。微型計算機40裝備有時鐘、CPU、ROM、EEPROM、RAM等。時鐘適用于生成周期性連續(xù)脈沖作為時鐘信號。CPU適用于以時鐘信號的速率(周期)運行ROM等中存儲的程序的指令。例如，CPU執(zhí)行過放電/過充電監(jiān)測過程以及用于檢測閾值的特性偏移的自診斷過程。微型計算機40在功能上裝備有用于執(zhí)行過放電/過充電監(jiān)測過程以及用于檢測閾值的特性偏移的自診斷過程的閾值切換部件41和差錯檢測部件42。可以通過硬件電路、 硬件和/或計算機中安裝的程序?qū)嵤╅撝登袚Q部件41和差錯檢測部件42。閾值切換部件41適用于通過向第一和第二切換單元51和61輸出指令來切換第一切換單元51的每個開關(guān)56的通/斷以及第二切換單元61的每個開關(guān)66的通/斷。具體地，閾值切換部件41操作用于切換第一切換單元51的電壓分壓比率，以及切換第二切換單元61的電壓分壓比率。注意，“第一切換單元51的電壓分壓比率”是串聯(lián)連接的i^一個電阻器55al至在第一線路31側(cè)的電阻器與在第二線路32側(cè)的電阻器之間的比率。例如，與過放電
檢測閾值對應(yīng)的電壓是與第一線路31相連接的一個電阻器55以及其余串聯(lián)連接的十個電阻器55a2至55all的分壓電壓。在此情形中，“切換第一切換單元51的電壓分壓比率”是接通與和第一線路31相連的電阻器55al與和電阻器55al相連的電阻器55a2之間的連接點相連的開關(guān)56al，以及關(guān)斷其余開關(guān)56a2至56al0。在“第二切換單元61的電壓分壓比率”和“切換第二切換單元61的電壓分壓比率”中也是同樣。具體地，當微型計算機40監(jiān)測過充電/過放電時，閾值切換部件41向第一切換單元51輸出用以在開關(guān)56之間切換的指令，以及向第二切換單元61輸出用以在開關(guān)66之間切換的指令以使得第一和第二切換單元51和61中的每個輸出與過充電檢測閾值或過放電檢測閾值對應(yīng)的閾值電壓。微型計算機40基于從第一和第二監(jiān)測器電路50和60輸入的第一輸出和第二輸出執(zhí)行電池10過充電/過放電的確定。當微型計算機40執(zhí)行閾值特性偏移的自診斷時，閾值切換部件41把第一監(jiān)測器電路50使用的閾值以及第二監(jiān)測器電路60使用的閾值切換為相同值。具體地，閾值切換部件41向第一和第二切換單元51和61中的每個輸出用以通過同樣方式按順序切換開關(guān)56和開關(guān)66以逐步輸出從第一閾值至第八閾值的閾值電壓的指令。這使得從第一和第二切換單元51和61輸出的閾值電壓逐步類似地偏移。差錯檢測部件42適用于在第一監(jiān)測器電路50的比較結(jié)果(第一輸出)與第二監(jiān)測器電路60的比較結(jié)果(第二輸出)不同的情況下檢測出在閾值中存在差錯。用語“在閾值中存在差錯”意思是，在第一監(jiān)測器電路50中，在第一切換單元51、第一參考電壓源51以及第一比較器53中的任一個中出現(xiàn)差錯使得存在閾值的特性偏移。在第二監(jiān)測器電路60中也是同樣。即，差錯檢測部件42在第一輸出與第二輸出不同的情況下檢測出第二切換單元61或第一切換單元51中閾值的特性偏移。具體地，差錯檢測部件42在閾值切換部件41使第一和第二切換單元51和61中每個的閾值偏移一個級別之后接收從第一比較器53輸出的比較結(jié)果以及從第二比較器63 輸出的比較結(jié)果。差錯檢測部件42在第一比較器53的比較結(jié)果與第二比較器63的比較結(jié)果不同的情況下檢測出在閾值中存在差錯。因為閾值是從第一閾值至第八閾值，所以差錯檢測部件42在每次使閾值逐步偏移時順序地執(zhí)行各比較器53和63的第一輸出與第二輸出之間的比較。第一輸出在第一監(jiān)測器電路50或第二監(jiān)測器電路60中均不存在閾值的特性偏移的情況下與第二輸出相同，而在第一監(jiān)測器電路50或第二監(jiān)測器電路60中存在閾值的特性偏移的情況下與第二輸出不同。因而，差錯檢測部件42檢測出各輸出彼此不同而允許在第一監(jiān)測器電路50或第二監(jiān)測器電路60中引起閾值的特性偏移。這些是根據(jù)此實施例的包括電壓監(jiān)測器20的電壓監(jiān)測系統(tǒng)的總體配置。接下來，將描述電壓監(jiān)測器20的監(jiān)測操作，即，過充電/過放電檢測操作。例如在把電壓監(jiān)測器20通電或斷電、或者電壓監(jiān)測器20接收外部指令時開始電壓監(jiān)測器20的監(jiān)測操作或者過充電/過放電檢測操作。當執(zhí)行過充電/過放電檢測功能時，電壓監(jiān)測器20在過充電檢測模式和過放電檢測模式中工作。在此實施例中，當把電壓監(jiān)測器20通電或斷電、或者電壓監(jiān)測器20接收外部指令時，電壓監(jiān)測器20適用于首先執(zhí)行過充電檢測功能，以及在過充電檢測功能完成之后，執(zhí)行過放電檢測功能。當電壓監(jiān)測器20在過充電檢測模式中開始工作時，從閾值切換部件41去往第一監(jiān)測器電路50的第一切換單元51的指令在開關(guān)56之間切換，從閾值切換部件41去往第二監(jiān)測器電路60的第二切換單元61的指令在開關(guān)66之間切換。這使得從第一和第二切換單元51和61中的每個輸出與過充電檢測閾值對應(yīng)的閾值電壓。在比較器53和63中的每個，把與過充電檢測閾值對應(yīng)的閾值電壓與第一和第二參考電壓中相應(yīng)的一個相比較。把比較的結(jié)果從比較器53和63中的每個輸入到微型計算機40。因為第一和第二參考電壓中的每個恒定，所以與電池10的電壓分壓值對應(yīng)的閾值電壓與第一和第二參考電壓中的每個之間的相對比較充分意味著電池10的電壓與增加了電池電壓與閾值電壓之間差值的第一和第二參考電壓中的每個之間的相對比較。在微型計算機40中，通過第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是高電平還是低電平來確定電池10的電壓是否過充電。當電池10的SOC是正常值時，與過充電檢測閾值(很低的分壓值)對應(yīng)的根據(jù)電池電壓而改變的閾值電壓低于第一和第二參考電壓中的每個。因而，第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是低電平，并且從第一和第二比較器53和63輸出。因此確定在電池10中不存在過充電。另一方面，當電池10的SOC變成例如它的上限時，與過充電檢測閾值對應(yīng)的根據(jù)電池電壓而改變的閾值電壓變得高于第一和第二參考電壓中的每個。因而，第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是高電平，并且從第一和第二比較器53和63輸出。因此確定在電池10中存在過充電。
在過充電檢測功能完成之后，當電壓監(jiān)測器20在過放電檢測模式中開始工作時， 從閾值切換部件41去往第一監(jiān)測器電路50的第一切換單元51的指令在開關(guān)56之間切換，從閾值切換部件41去往第二監(jiān)測器電路60的第二切換單元61的指令在開關(guān)66之間切換。這使得從第一和第二切換單元51和61中的每個輸出與過放電檢測閾值對應(yīng)的閾值電壓。在比較器53和63中的每個，把與過放電檢測閾值對應(yīng)的閾值電壓與第一和第二參考電壓中相應(yīng)的一個相比較。把比較的結(jié)果從比較器53和63中的每個輸入到微型計算機40。在微型計算機40中，通過第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是高電平還是低電平來確定電池10的電壓是否過放電。當電池10的SOC是正常值時，與過放電檢測閾值(接近電池電壓的高分壓值)對應(yīng)的根據(jù)電池電壓而改變的閾值電壓高于第一和第二參考電壓中的每個。因而，第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是高電平，并且從第一和第二比較器53和63輸出。因此確定在電池10中不存在過放電。另一方面，當電池10的SOC變成例如它的下限時，過放電檢測閾值對應(yīng)的根據(jù)電池電壓而改變的閾值電壓變得低于第一和第二參考電壓中的每個。因而，第一和第二比較器53和63的第一和第二輸出是低電平，并且從第一和第二比較器53和63輸出。因此確定在電池10中存在過放電。注意，在此實施例中，基于第一和第二監(jiān)測器電路50和60的各輸出來執(zhí)行過充電檢測和過放電檢測，但是可以只基于第一和第二監(jiān)測器電路50和60中任一個的輸出來執(zhí)行過放電檢測。接下來，將參照圖2和3描述電壓監(jiān)測器20的自診斷操作。圖2是表示在第一和第二切換單元51和61中不存在閾值的特性偏移時第一和第二比較器53和63的輸入和輸出時序的圖。圖3是表示在第一和第二切換單元51和61中存在閾值的特性偏移時第一和第二比較器53和63的輸入和輸出時序的圖。當電壓監(jiān)測器20在自診斷模式中開始時，向第一和第二切換單元51和61中的每個，在同一時刻從閾值切換部件41輸出同樣信息的第一指令。注意，“第一指令”是用以使得切換單元51和61中的每個輸出與第一閾值對應(yīng)的閾值電壓的指令。這使得切換第一切換單元51的開關(guān)56以分壓電池10的電壓以使得從第一切換單元51輸出與第一閾值對應(yīng)的閾值電壓。類似地，切換第二切換單元61的開關(guān)66以分壓電池10的電壓以使得從第二切換單元61輸出與第一閾值對應(yīng)的閾值電壓。在第一比較器53中，把從第一參考電壓源52輸入的第一參考電壓與從第一切換單元51輸入的閾值電壓相比較。把比較的結(jié)果輸出到差錯檢測部件42作為第一輸出。類似地，在第二比較器63中，把從第二參考電壓源62輸入的第二參考電壓與從第二切換單元 61輸入的閾值電壓相比較。把比較的結(jié)果輸出到差錯檢測部件42作為第二輸出。在此情形中，如果閾值電壓大于第一和第二參考電壓中的每個，則第一和第二輸出中的每個是高電平信號。否則，如果閾值電壓低于第一和第二參考電壓中的每個，則第一和第二輸出中的每個是低電平信號。在差錯檢測部件42中，把從第一比較器53輸入的第一輸出和從第二比較器63輸入的第二輸出彼此相比較。
在恒定時間段之后，在同一時刻輸出第二指令。第二指令是用以使得切換單元51 和61中的每個輸出與第二閾值對應(yīng)的閾值電壓的指令。與在輸出第一指令時一樣，把第一比較器53的第一輸出和第二比較器63的第二輸出輸入到差錯檢測部件42以彼此相比較。第二指令之后每恒定時間段，從閾值切換部件41連續(xù)輸出第三指令、第四指令、…、以及第八指令。因而，在第一和第二切換單元51和61中的每個中，通過與指令對應(yīng)的電壓分壓比率中的每個電壓分壓比率來分壓電池10的電壓。即，從第一閾值至第八閾值連續(xù)切換第一和第二切換單元51和61中每個的閾值，并連續(xù)輸出與各閾值對應(yīng)的閾值電壓。如上所述，在第一和第二切換單元51和61中的每個中，從第一閾值至第八閾值逐步切換閾值以使得輸出分別對應(yīng)于閾值的閾值電壓。換言之，第一和第二切換單元51和61 逐步地相對改變各第一和第二參考電壓。執(zhí)行逐步切換各第一和第二切換單元51和61的閾值的自診斷模式。圖2中示出了在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中不存在閾值的特性偏移的情況下切換單元51和61 中每個的輸入/輸出。圖2中示出的上下時序圖中上時序圖的豎直軸代表第二比較器63或第一比較器 53的反相輸入端子(-端子)處的電壓以及第二比較器63或第一比較器53的非反相輸入端子(+端子)處的電壓。下時序圖的豎直軸代表第二比較器63的第二輸出或第一比較器 53的第一輸出的輸出電壓。上下時序圖中每個時序圖的水平軸代表每個閾值從第一閾值至第八閾值的切換級別。如上所述，第一切換單元51在配置上與第二切換單元61完全相同，第一和第二參考電壓源52和62生成的第一和第二參考電壓彼此完全相同。因而，如果在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中不存在閾值的特性偏移，則向第一比較器53輸入的第一參考電壓和閾值電壓具有圖2中示出的波形；這些波形與向第二比較器63輸入的第二參考電壓和閾值電壓的波形相同。當閾值切換部件41從第一閾值逐步切換第一和第二切換單元51和61中每個的輸出時，如果例如與第一至第五閾值中每個對應(yīng)的閾值電壓具有大于第一和第二參考電壓的大小關(guān)系，則第一比較器53的第一輸出和第二比較器63的第二輸出具有同樣的高電平輸出電壓。即，第一和第二比較器53和63的比較結(jié)果是同樣的高電平輸出電壓。如果在第六閾值處，與第六閾值對應(yīng)的閾值電壓與第一和第二參考電壓之間的大小關(guān)系反轉(zhuǎn)使得閾值電壓低于第一和第二參考電壓，則第一比較器53的第一輸出和第二比較器63的第二輸出是同樣的低電平輸出電壓。即，從第五閾值至第六閾值的切換時刻是比較器53和63的每個輸出的反轉(zhuǎn)時刻，并且第一和第二比較器53和63的比較結(jié)果是同樣的低電平輸出電壓。如上所述，如果在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中不存在閾值的特性偏移，則第一比較器53的輸入/輸出和第二比較器63的輸入/輸出如圖2中所示彼此相同。因而， 差錯檢測部件42確定第一監(jiān)測器電路50的從第一至第八閾值的比較結(jié)果與第二監(jiān)測器電路60的從第一至第八閾值的比較結(jié)果相同，并且根據(jù)該確定，檢測出在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中不存在異常。另一方面，如果在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中存在閾值的特性偏移，則切換單元51的輸入/輸出與第二切換單元61的輸入/輸出不相同。由于例如第二參考電壓源 62或第一參考電壓源52的特性的改變、各電阻器55的阻抗的變化等而存在閾值的特性偏移。例如，將描述在第一監(jiān)測器電路50中存在閾值的特性偏移而在第二監(jiān)測器電路 60中不存在閾值的特性偏移的情形。第一監(jiān)測器電路50中閾值的特性偏移是使第一切換單元51的輸出顯著偏移恒定值。具體地，如圖3中所示，第一監(jiān)測器電路50的第一比較器 53的非反相輸入端子(+端子)處的電壓比第二比較器63的非反相輸入端子處的電壓大恒定值。注意，圖3中所示上下時序圖的豎直與水平軸之間的關(guān)系與圖2中示出的關(guān)系一樣。當閾值切換部件41從第一閾值逐步切換第一和第二切換單元51和61中每個的輸出時，如果例如與第一至第五閾值中每個對應(yīng)的閾值電壓具有大于第二監(jiān)測器電路60 中第二參考電壓的大小關(guān)系，則第一比較器53的第一輸出和第二比較器63的第二輸出是同樣的高電平輸出電壓。即，第一和第二比較器53和63的比較結(jié)果是同樣的高電平輸出電壓。然而，當把第一和第二切換單元51和61中每個的輸出切換為第六閾值時，閾值電壓與第二參考電壓之間的大小關(guān)系在沒有閾值的特性偏移的第二監(jiān)測器電路60中反轉(zhuǎn)， 但是閾值電壓與第一參考電壓之間的大小關(guān)系在具有閾值的特性偏移的第一監(jiān)測器電路 50中不反轉(zhuǎn)。為此，第二比較器63的第二輸出是低電平信號，但是作為第一比較器53的第一輸出，保持高電平信號。即，從第五閾值至第六閾值的切換時刻是第二監(jiān)測器電路60的反轉(zhuǎn)時刻。類似地，當閾值切換部件41把切換單元51和61中每個的輸出切換為第七閾值時，并保持高電平信號作為第一比較器53的第一輸出，保持低電平信號作為第二比較器63 的第二輸出。即，在第六和第七閾值的每個處第一比較器53的比較結(jié)果和第二比較器63 的比較結(jié)果彼此不同。此后，當閾值切換部件41把切換單元51和61中每個的輸出切換為第八閾值時， 閾值電壓與第一參考電壓之間的大小關(guān)系在具有閾值特性偏移的第一監(jiān)測器電路50中反轉(zhuǎn)。為此，作為第一比較器53的第一輸出，保持低電平信號，而作為第二比較器63的第二輸出，自向第六閾值的切換時刻起保持了低電平信號。S卩，從第七閾值至第八閾值的切換時刻是第一監(jiān)測器電路50的反轉(zhuǎn)時刻。如上所述，如果在第一監(jiān)測器電路50中存在閾值的特性偏移，則第一比較器53的輸入/輸出和第二比較器63的輸入/輸出如圖3中所示，在第六和第七閾值的每個處比較器53的比較結(jié)果與比較器63的比較結(jié)果不同。因而，差錯檢測部件42確定第一監(jiān)測器電路50的從第一至第八閾值的比較結(jié)果與第二監(jiān)測器電路60的從第一至第八閾值的比較結(jié)果不同，并且根據(jù)該確定，檢測出在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中存在異常。S卩，差錯檢測部件42基于第一輸出的反轉(zhuǎn)時刻與第二輸出的反轉(zhuǎn)時刻之間的差異檢測出存在閾值的特性偏移。以此方式，檢測出存在閾值的特性偏移。如上所述，此實施例特征在于向第一和第二監(jiān)測器電路50和60的第一和第二切換單元51和61中的每個輸出用于輸出與第一至第八閾值中的每個對應(yīng)的閾值電壓的同樣指令；以及通過由差錯檢測部件42把第一比較器53的每個輸出與第二比較器63的相應(yīng)輸出相比較檢測出在監(jiān)測器電路50和60中的每個中存在閾值的特性偏移。因為構(gòu)成了通過第一和第二監(jiān)測器電路50和60診斷電池10的電壓的雙工電路， 所以可以檢測出在第一和第二監(jiān)測器電路50和60中的任一個中存在閾值的特性偏移。因而，可以改進確定閾值的特性偏移的準確性。此實施例特征在于在第一和第二切換單元51和61的每個中在從第一閾值至第八閾值的八個級別之間切換以便檢測閾值的特性偏移。因為在閾值的數(shù)個級別之間切換，盡管存在閾值的特性偏移仍可以防止閾值與參考電壓之間的大小關(guān)系不反轉(zhuǎn)。具體地，即使在保持電池的電壓不改變的情況下，也可以獲得閾值與參考電壓之間的大小關(guān)系反轉(zhuǎn)的比較結(jié)果以及閾值與參考電壓之間的大小關(guān)系不反轉(zhuǎn)的比較結(jié)果。因而，可以基于這些比較結(jié)果檢測出存在閾值的特性偏移。如上所述，閾值切換級別數(shù)量的增加可以提高確定閾值的特性偏移的準確性。注意，此實施例的描述與權(quán)利要求之間的對應(yīng)關(guān)系是過充電檢測閾值和過放電閾值對應(yīng)于權(quán)利要求中的“監(jiān)測器閾值”，第一監(jiān)測器電路50對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第一裝置”，第二監(jiān)測器電路60對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第二裝置”，第一切換單元51的第一至第八閾值對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第一診斷閾值”，第二切換單元61的第一至第八閾值對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第二診斷閾值”。另外，第一切換單元51對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第一電壓分壓裝置”，第二切換單元 61對應(yīng)于權(quán)利要求中的“第二電壓分壓裝置”，閾值切換部件41對應(yīng)于權(quán)利要求中的“閾值切換裝置”，差錯檢測部件42對應(yīng)于權(quán)利要求中的“差錯檢測裝置”。(其它實施例)在實施例中，電壓監(jiān)測器20檢測以副電池作為電池10的過充電/過放電，但是可以監(jiān)測以主電池作為電池10的電壓。如果電壓監(jiān)測器20監(jiān)測主電池的電池，則要檢測的電壓對應(yīng)于監(jiān)測器閾值。在實施例中，第一和第二切換單元51和61中的每個被配置成在從第一閾值至第八閾值的八個級別之間切換用于自診斷閾值的特性偏移，但是可以把閾值以相同的恒定值切換至少一級。如果存在閾值的特性偏移，則只在單個級別中切換閾值可以檢測在單個級別切換之前和之后各第一和第二比較器53和63的不同比較結(jié)果。在實施例中，因為構(gòu)成了第一和第二監(jiān)測器電路50和60的雙工電路，所以可以把閾值切換部件41在第一和第二監(jiān)測器電路50和60的每個中設(shè)置單個閾值(例如，第一閾值)時第一和第二比較器53和63的比較結(jié)果彼此相比較。如果存在單個閾值的寬的特性偏移，則各比較結(jié)果會在不使用逐步閾值切換的情況下彼此不同，使用單個閾值允許檢測單個閾值的特性偏移。已使用副電池作為電池10描述了實施例。可以對于電動車輛(如，混合動力車輛)中安裝的電池應(yīng)用這種副電池。具體地，電壓監(jiān)測器20可以用來監(jiān)測車輛中安裝的電池的電壓。如上所述，即使在保持電池10的電壓不改變的情況下，逐步切換閾值也檢測閾值的特性偏移。為此，可以在車輛停止(例如在交通燈處)期間、或者在點火開關(guān)關(guān)斷之后診斷閾值的特性偏移。在此情形中，因為未移動車輛，所以可以在不受車輛行駛引起的噪聲影響的情況下診斷閾值的特性偏移，因而提高確定閾值的特性偏移的準確性。實施例基于在第六閾值或第七閾值第一和第二比較器53和63的比較結(jié)果之間的差異而檢測差錯。在此差錯檢測方法中，差錯檢測部件42可以適用于在第一比較器53在第一至第八閾值中兩個或更多個級別的比較結(jié)果與第二比較器63的相應(yīng)比較結(jié)果連續(xù)不同的情況下檢測出在閾值中存在差錯。因為在確定第一比較器53的比較結(jié)果與第二比較器 63的相應(yīng)比較結(jié)果連續(xù)不同時檢測出差錯，所以可以消除在一個級別的各比較結(jié)果由于任何起因而彼此不同的情形。因而，可以防止錯誤檢測，從而提高確定閾值的特性偏移的準確性。在實施例中，過放電閾值高于第一閾值，過充電檢測閾值低于第八閾值，但是這些檢測閾值是實例。例如，過放電閾值可以在從第二閾值至第三閾值的范圍內(nèi)，過充電檢測閾值可以在從第六閾值至第七閾值的范圍內(nèi)。在實施例中，按第一至第八閾值的值的降序切換，但是也可以按它們的值的升序切換。在實施例中，第一和第二比較器53和63中的每個把閾值對應(yīng)的閾值電壓(電池電壓的分壓值)與第一和第二參考電壓中相應(yīng)的一個相比較，但是本發(fā)明不限于該結(jié)構(gòu)。具體地，如圖4中所示，可以把第一比較器53配置成把電池電壓與對應(yīng)于過充電檢測閾值、第一至第八閾值以及過放電閾值中的任一個的閾值電壓相比較。在此修改中，通過按照第一電阻器^al對其余電阻器55a2至55all總和的比率從電壓源分壓恒定電壓來獲得過充電檢測閾值。例如，在此修改中，把過充電檢測閾值設(shè)置為4. 25V，把過放電閾值設(shè)
置為1.75V。第—二比較器63的配置與第一比較器53
標識描述
10電池
41閾值切換部件(閾值切換裝置)
42差錯 檢測部件(差錯檢測裝置)
50第—-監(jiān)測器電路(第一比較裝置)
51第—-切換單元(第一電壓分壓裝置)
52第—-參考電壓源
53第—化匕較器
60第二-監(jiān)測器電路(第二比較裝置)
61第二-切換單元(第二電壓分壓裝置)
62第二-參考電壓源
63第二-比較器
權(quán)利要求
1.一種用于基于監(jiān)測器閾值而監(jiān)測電池的電壓以及用于基于第一診斷閾值和第二診斷閾值而診斷所述電池的電壓的電壓監(jiān)測器，所述電壓監(jiān)測器包括第一裝置，用于獲得所述電池的電壓與所述監(jiān)測器閾值和所述第一診斷閾值中任一個之間的第一相對的相互關(guān)系，以及輸出表示獲得的第一相對的相互關(guān)系的第一信息；第二裝置，用于獲得所述電池的電壓與所述監(jiān)測器閾值和所述第二診斷閾值中任一個之間的第二相對的相互關(guān)系，以及輸出表示獲得的第二相對的相互關(guān)系的第二信息；閾值切換裝置，用于在執(zhí)行監(jiān)測時把所述第一裝置使用的閾值切換為所述監(jiān)測器閾值以及把所述第二裝置使用的閾值切換為所述監(jiān)測器閾值，以及用于在執(zhí)行診斷時把所述第一裝置使用的閾值切換為所述第一診斷閾值以及把所述第二裝置使用的閾值切換為與所述第一診斷閾值相同的第二診斷閾值；以及差錯檢測裝置，用于在已把所述第一閾值和所述第二閾值切換為相同值之后接收從所述第一裝置輸出的第一信息以及從所述第二裝置輸出的第二信息；以及在所述第一裝置的第一信息與所述第二裝置的第二信息不同的情況下檢測出在所述閾值切換裝置切換的閾值中存在差錯。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓監(jiān)測器，其中，閾值切換裝置在數(shù)個級別中切換所述第一診斷閾值和所述第二診斷閾值。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓監(jiān)測器，其中，所述差錯檢測裝置在第一比較裝置在數(shù)個級別中的兩個或更多個級別的比較結(jié)果和第二比較裝置的比較結(jié)果彼此連續(xù)不同的情況下檢測出在所述監(jiān)測器閾值中存在差錯。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的電壓監(jiān)測器，其中，第一裝置包括第一電壓分壓裝置，用于輸出與所述監(jiān)測器閾值和所述第一診斷閾值中的一個對應(yīng)的電壓作為所述電池的電壓的分壓電壓；第一參考電壓源，用于輸出第一參考電壓；以及第一比較器，用于接收所述第一電壓分壓裝置的分壓電壓和所述第一參考電壓源的第一參考電壓，以及用于輸出所述第一電壓分壓裝置的分壓電壓與所述第一參考電壓源的第一參考電壓之間比較的結(jié)果作為所述第一信息， 第二裝置包括第二電壓分壓裝置，用于輸出與所述監(jiān)測器閾值和所述第二診斷閾值中的一個對應(yīng)的電壓作為所述電池的電壓的分壓電壓；第二參考電壓源，用于輸出第二參考電壓；以及第二比較器，用于接收所述第二電壓分壓裝置的分壓電壓和所述第二參考電壓源的第二參考電壓，以及用于輸出所述第二電壓分壓裝置的分壓電壓與所述第二參考電壓源的第二參考電壓之間比較的結(jié)果作為所述第二信息，以及所述閾值切換裝置切換所述第一電壓分壓裝置的電壓分壓比率和所述第二電壓分壓裝置的電壓分壓比率中的每個以把所述第一裝置使用的閾值切換為所述第一診斷閾值，以及把所述第二裝置使用的閾值切換為所述第二診斷閾值。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的電壓監(jiān)測器，其中，把所述第一診斷閾值和第二診斷閾值設(shè)置為在所述電池要使用的電壓范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的電壓監(jiān)測器，其中，所述第一裝置包括 第一電壓分壓裝置，用于分壓參考電壓以輸出與所述監(jiān)測器閾值和所述第一診斷閾值中的一個對應(yīng)的分壓電壓；以及第一比較器，用于接收所述第一電壓分壓裝置的分壓電壓和所述電池的電壓，以及把分壓電壓與所述電池的電壓相比較以輸出比較的結(jié)果作為所述第一信息， 所述第二裝置包括第二電壓分壓裝置，用于分壓參考電壓以輸出與所述監(jiān)測器閾值和所述第二診斷閾值中的一個對應(yīng)的分壓電壓；以及第二比較器，用于接收所述第二電壓分壓裝置的分壓電壓和所述電池的電壓，以及把分壓電壓與所述電池的電壓相比較以輸出比較的結(jié)果作為所述第二信息，以及所述閾值切換裝置切換所述第一電壓分壓裝置的電壓分壓比率和所述第二電壓分壓裝置的電壓分壓比率中的每個以把所述第一裝置使用的閾值切換為所述第一診斷閾值，以及把所述第二裝置使用的閾值切換為所述第二診斷閾值。
全文摘要
在電壓監(jiān)測器中提供了各自具有相同配置的第一監(jiān)測器電路50和第二監(jiān)測器電路60。閾值切換部件41把各監(jiān)測器電路50和60中提供的切換單元51和61中每個的閾值切換為相同值。比較器53和63中的每個把閾值與參考電壓相比較以輸出比較的結(jié)果。差錯檢測部件42把來自比較器53和63的各輸出彼此相比較以檢測監(jiān)測器電路50和60中每個的閾值的特性偏移。
文檔編號G01R19/165GK102576040SQ20108001024
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者佐佐木學, 溝口朝道, 泉純太, 清水工, 真野亮, 石下晃生, 菊池義晃, 谷川圭介 申請人:豐田自動車株式會社, 株式會社電裝