[发明专利]差分电压测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及提高顺次获取的第一电压与第二电压之间的差分电压的测量精度的技术。

背景技术

例如，诸如使用电动机运行的电动车辆(EV)以及使用发动机和电动机二者运行的混合动力车辆(HEV)这样的各种类型的车辆安装有二次电池作为电动机的电源，诸如锂离子电池和镍氢电池。

已知这样的二次电池随着重复地充电和放电而逐渐劣化，并且可充电容量(电流容量或电力容量)逐渐减小。然后，使用二次电池的电动车辆检测二次电池的劣化度以获得可充电容量，从而计算使用二次电池能够移动的距离和二次电池的使用寿命。

作为表示二次电池的劣化度的一个指标，存在作为当前可充电容量与初始可充电容量的比率的健康状态(SOH)。已知SOH与二次电池的内部电阻有关。因此，由于检测了二次电池的内部电阻，所以能够基于内部电阻而获得SOH。

通常地，由于内部电阻很小，所以难以获得足够的检测精度。JP2014-219311A公开了一种用于提高内部电阻的检测精度的电池状态检测装置。

图12是示意性地图示出在JP 2014-219311A中公开的电池状态检测装置500的配置的图。二次电池(检测对象)B具有产生电压的电动势部分e以及内部电阻r。能够通过检测内部电阻r而获得二次电池B的SOH。

二次电池B在两个电极(正电极Bp与负电极Bn)之间产生电压V。通过由电动势部分e的电动势产生的电压Ve和由流到内部电阻r的电流产生的电压Vr来测量电压V(V＝Ve+Vr)。二次电池B的负电极Bn连接于基准电位G。

电池状态检测装置500包括：差分放大单元511、转换开关512、第一电容器513、第二电容器514、充电单元515、第一模拟/数字转换器(ADC)521、第二模拟/数字转换器(ADC)522和微机(μCOM)540。

在该图所示的配置中，当μCOM 540将控制信号通过输出端口PO2传送到充电单元515以开始充电时，充电单元515开始使预定的充电电流Ic流到二次电池B。利用该配置，开始二次电池B的充电。

当充电开始时，μCOM 540通过输出端口PO1控制转换开关512，并且连接二次电池B的正电极Bp与第一电容器513。因此，充电的二次电池的两个电极之间的电压(V1＝Ve+r·Ic)保持在第一电容器513中。

接着，当通过输入端口PI1获取的二次电池B的两个电极之间的电压变为预定的状态检测电压时，μCOM 540通过输出端口PO1控制转换开关512，并且连接二次电池B的正电极Bp与第二电容器514，并且通过输出端口PO2传送控制信号以停止对充电单元515的充电。

因此，当朝着二次电池B的充电电流Ic停止、并且第二电容器514的蓄积状态稳定时，在不充电期间的二次电池B的两个电极之间的电压保持在第二电容器514中(V2＝Ve)。

在该状态下，μCOM 540通过输入端口PI2检测由差分放大单元511输出的放大电压Vm。然后，将检测的放大电压Vm除以差分放大单元511的放大系数Av，并且再除以充电电流Ic，以检测二次电池B的内部电阻r(＝(Vm/Av)/Ic)。

最终，μCOM 540通过输出端口PO2将控制信号传送到充电单元515，以开始充电。充电单元515根据控制信号使预定的充电电流Ic再次流到二次电池B。因此，重新开始充电，并且电池状态检测处理结束。

专利文献1：JP 2014-219311 A

发明内容

根据在JP 2014-219311 A中公开的电池状态检测装置500，能够提高二次电池的内部电阻的检测精度，并且能够抑制电池状态的检测精度的降低。

另外，通过应用电池状态检测装置500的技术，能够配置一种差分电压测量装置，该差分电压测量装置能够精确地测量诸如电池这样的电压源的第一状态与第二状态的微小电压变化和电路中的两个点之间的电位差、以及二次电池的内部电阻。

换句话说，顺次进行下面的过程，从而能够精确地测量电压源的第一状态与第二状态的微小电压变化或者电路中的一个点与另一个点之间的电位差。

1)通过开关512和第一电容器513对处于第一状态的电压源的电压或者电路中的一个点的电压采样，并且保持为第一电压。

2)通过开关512和第二电容器514对处于第二状态的电压源的电压或者电路中的另一个点的电压采样，并且保持为第二电压。