电池组电压测量电路及其操作方法

技术领域

本发明涉及一种电池组电压测量电路及其操作方法，更具体地，涉及一种用于测量电池组的电压并输出其结果值的电池组电压测量电路及其操作方法。

背景技术

近来，随着对电气和电子装置的需求迅速增加，对电池组的兴趣也在增加。由于用作蓄电池或二次电池的电池组是用于驱动电气和电子装置的必要部件，因此电池组与电气和电子装置一起持续发展。

同时，随着环境友好技术的问题在世界各地扩大，与电动车辆和太阳能模块相关的产品正在爆炸性地大量生产。因为电动车辆和太阳能电池模块也基本上配置有电池组，所以对电池组的需求增加。根据消费者的需求，电池组被开发为使用更长时间并且被更有力地驱动。也就是说，电池组正在发展成具有高容量和高电压规格的电池组。

电池组的高电压规格向在理想情况下使用电池组的外围电路提供更强大的驱动功率，但在出现不希望的问题的情况下对外围电路造成严重损害。因此，为了防止在电池组中出现异常电流而测量和管理电池组的电压可被认为是电池组中的必要项目。因此，为此目的，电池组与电池组电压测量电路一起配置。

电池组电压测量电路包括继电器开关和模数转换(ADC)输出电路。电池组电压测量电路的继电器开关可以基于过电流执行开或关操作，并且ADC输出电路可以根据流过继电器开关的电流测量电池组的电压。

另外，在电动车辆中使用的电池组的电压从400V增加到800V。因此，电池组电压测量电路还应当被设计成匹配电池组的增加的电压。为此，配置在电池组电压测量电路中的继电器开关应满足800V的容许电压值。然而，在继电器开关以800V的容许电压值稳定工作的情况下，由于需要先进的工艺技术并且应当使用高质量的材料，因此需要价格非常高的开关(即，具有高规格的继电器开关)。如果使用具有400V的容许电压值的低规格的继电器开关来测量800V的电池组的电压，则继电器开关的断开时间可能被延迟，因此可能引起由于该延迟而引起的各种问题。

在这点上，日本专利公告No.4385640(公告日期：2009.10.09)和韩国专利公告No.1211055(公告日期：2012.12.05)公开了一种用于检测电池组的电压的配置。这两个专利文献公开了直接连接到电池组的电压的继电器开关。在这种情况下，如上所述，如果不使用具有高规格的继电器开关，则对于高电压电池组的顺畅测量操作是不可能的。

现有技术包括以下现有技术。

JP 4385640B2(2009.10.09.)、KR 1211055B1(2012.12.05.)

发明内容

技术问题

因此，本发明旨在提供一种即使当电池组的电压高时也能够稳定地操作低规格的继电器元件的电池组电压测量电路及其操作方法。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电池组电压测量电路，该电池组电压测量电路包括：第一电阻器；继电器电路；第二电阻器；以及ADC输出电路，所述第一电阻器、所述继电器电路，所述第二电阻器，以及所述ADC输出电路被依次串联连接在电源电压端子与地电压端子之间，电池组的电压被施加到所述电源电压端子，其中，通过并联连接继电器元件和继电器电阻器来配置所述继电器电路。

此外，当所述继电器元件断开时，施加到所述继电器元件两端的电压与施加到所述继电器电阻器两端的电压可以相同。

此外，可以确定所述继电器电阻器的电阻值R

另外，可以确定所述继电器电阻器的电阻值R

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种操作电池组电压测量电路的方法，所述方法包括：降低处理，降低施加的电池组电压以测量所述电池组电压；确定处理，根据所述电池组电压确定继电器元件的接通状态；设置处理，基于所述确定处理的结果将所述继电器元件两端的电压设置为与继电器电阻器两端的电压相同；以及检测处理，检测所述电池组电压。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种电池组电压测量电路，该电池组电压测量电路包括：电压降低电路；继电器电路；以及ADC输出电路，所述电压降低电路、所述继电器电路，以及所述ADC输出电路被依次串联连接在电源电压端子与地电压端子之间，电池组的电压被施加到所述电源电压端子，其中，通过并联连接继电器元件和继电器电阻器来配置所述继电器电路。

此外，所述电压降低电路可以包括电阻器，所述电阻器连接在所述电源电压端子和所述继电器电路之间并且用于降低施加到所述电源电压端子的电压。

此外，电池组电压测量电路可以包括电阻器，所述电阻器连接在所述继电器电路和所述ADC输出电路之间并且用于降低和分担施加到所述继电器电路的电压。

有益效果

如上所述，根据本发明，通过降低施加到继电器电路的电池组的电压，可以使用具有低容许电压值的低规格的继电器元件。

也就是说，本发明包括第一电阻器、继电器电路、第二电阻器和ADC输出电路，它们依次串联连接在被施加电池组电压的电源电压端子和地电压端子之间，并且继电器电路通过并联连接继电器元件和继电器电阻器来检测电池组的电压。

在这种情况下，在继电器电路中配置的继电器元件可以通过第一电阻器和第二电阻器的串联连接结构和继电器电阻器的并联连接结构而用作低规格的继电器元件。因此，即使要检测的电池组的电压增加，也可以通过使用具有低价格的低规格的继电器元件代替具有价格昂贵的高规格的继电器元件来降低电池组电压测量电路的制造成本。

附图说明

图1是示出根据本发明实施方式的电池组电压测量电路的图。

图2是示出用于操作图1的电池组电压测量电路的方法的流程图。

图3是示出根据本发明另一实施方式的电池组电压测量电路的图。

图4是示出根据现有技术的电池组电压测量电路的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。然而，本发明不限于下面公开的实施方式，而是将以各种不同的形式实现。提供本发明的实施方式仅仅是为了完成本发明的公开，并且完全地告知本发明范围内的普通技术人员。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

图1是示出根据本发明实施方式的电池组电压测量电路10的图。

参照图1，根据本发明实施方式的电池组电压测量电路10包括第一电阻器C_R1、继电器电路11、第二电阻器C_R2和ADC输出电路12。这里，第一电阻器C_R1、继电器电路11、第二电阻器C_R2和ADC输出电路12依次串联连接在电源电压端子V_BP和地电压端子GND之间，电池组(未示出)的电压施加到所述电源电压端子V_BP。

第一电阻器C_R1连接在电源电压端子V_BP和继电器电路11之间。第一电阻器C_R1降低从电源电压端子V_BP施加的电池组的电压，以向继电器电路11提供电压。因此，即使当例如800V的电池组电压被施加到电源电压端子V_BP时，由第一电阻器C_R1降低的电压也被施加到继电器电路11。

继电器电路11包括继电器元件C_RS和继电器电阻器C_RR。这里，继电器元件C_RS和继电器电阻器C_RR被配置为并联连接在并联的第一电阻器C_R1和第二电阻器C_R2之间。

继电器元件(C_RS)在附图中没有详细示出，但是可以用螺线管和开关配置。在继电器元件C_RS中，可基于螺线管中产生的磁力来控制开关的接通或断开操作。继电器电阻器C_RR与继电器并联连接。因此，当继电器元件C_RS断开时，施加到继电器元件C_RS两端的电压与施加到继电器电阻器C_RR两端的电压相同。

如上所述的本发明的电路配置解决了在如图4所示的现有技术中，在具有高电池组电压(例如800V)的系统的情况下，因为当继电器元件RS断开时，大部分LV_BP被施加到继电器元件RS的两端，因此需要高额定继电器的问题。在本发明中，由于继电器电阻C_RR，即使当继电器断开时，也仅施加作为电池组电压的一部分的低电平电池组电压，因此，实现了能够将例如额定400V系统的继电器应用于800V系统的效果。

即，由于由第一电阻器C_R1降低的电压被施加到继电器元件C_RS的一侧，所以继电器元件C_RS可以被设计为低规格的继电器元件。此外，由于由第一电阻器C_R1和继电器电阻器C_RR降低的电压被施加到继电器元件C_RS的另一侧，所以即使当继电器元件C_RS被用作低规格的继电器元件时，也可以确保稳定的接通或断开操作。

第二电阻器C_R2连接在继电器电路11和ADC输出电路12之间。第二电阻器C_R2是用于降低和分担施加到继电器电路11的电压的配置，并且如稍后将通过式描述的，通过第二电阻器C_R2可以将更稳定的电压施加到继电器元件C_RS的两端。

ADC输出电路12包括第三电阻器R3和电容器C。这里，第三电阻器R3和电容器C被配置为并联连接在第二电阻器C_R2和地电压端子GND之间。ADC输出电路12将通过第二电阻器C_R2传送的模拟电压转换为数字电压，以产生对应于电池组电压的检测信号DET。由于ADC输出电路12的电路操作是已知的，因此将省略其详细描述。

另外，确定继电器电阻器C_RR的电阻值Rr满足以下[式1]。

[式1]

[式1]是为了便于说明不包括ADC输出电路12的表达式。这里，R

从[式1]可以看出，继电器元件C_RS的容许电压值V

此外，当继电器元件(C_RS)断开时，由第一电阻器R

如上所述，通过这种配置和操作，根据本发明实施方式的电池组电压测量电路10提供了低规格的继电器元件可用于继电器元件C_RS的环境。

另一方面，确定继电器电阻器C_RR的电阻值R

[式2]

[式2]是包括ADC输出电路12的表达式。这里，R

[式2]也类似于[式1]，继电器元件C_RS的容许电压值V

如上所述，由于根据本发明实施方式的电池组电压测量电路10可以使用低规格的继电器元件C_RS，所以可以以较低的制造成本批量生产电池组电压测量电路10。

将利用施加到图1的本发明的电路和图4的现有技术的电路的电池组电压和电阻值的特定值来描述本发明的实施方式。

在图4的现有技术中，当电池组电压LV_BP为400V且继电器接通时，电池组电压应通过以100：1的比率经受ADC以匹配5V的ADC输入限制来检测，且因此R

另一方面，在图1中的本发明的检测电路中，电池组电压V_BP是800V，并且当继电器接通时，电池组电压应当通过以200：1的比率经受ADC以匹配5V的ADC输入限制值来检测。因此，C_R1和C_R2可以分别设置为6MΩ、3MΩ，并且R3可以设置为45kΩ。在这种情况下，与现有技术不同，如果并联添加继电器电阻器C_RR并将其设置为10MΩ，则当继电器断开时，10M/19.45M的电池组电压被施加到继电器的两端，并且仅施加电池组电压的大约一半。因此，可以应用具有与400V的电池组电压的系统中相同的额定电平的继电器。

图2是示出用于操作图1的电池组电压测量电路10的方法的流程图。

参照图1和图2，用于操作电池组电压测量电路10的方法包括降低电池组电压的处理S1、确定继电器元件的接通状态的处理S2、设置继电器元件两端的电压的处理S3、以及检测电池组电压的处理S4。

降低电池组电压S1的处理是降低从电源电压端子V_BP施加的电池组电压以测量电池组电压的处理。降低电池组电压的处理S1可由图1的第一至第三电阻器C_R1、C_R2和C_R3执行。

确定继电器元件的接通状态的处理S2是根据电池组电压确定继电器元件C_RS(见图1)的接通状态的处理。如果继电器元件C_RS处于OFF状态(否)，则执行稍后将描述的处理S3。如果继电器元件C_RS处于接通状态(是)，则执行稍后将描述的处理S4。

设置继电器元件两端的电压的处理S3是基于确定处理S2的结果，将继电器元件C_RS两端的电压设置为与继电器元件C_RS处于断开状态(否)时的继电器电阻器C_RR两端的电压相同的处理。设置继电器元件两端的电压的处理S3可以由图1的继电器电阻器C_RR执行。

检测电池组电压的处理S4是检测从电源电压端子V_BP施加的模拟型电池组电压并将其作为数字型检测信号DET输出的处理。检测电池组电压的处理S4可以在图1的ADC输出电路12中执行。

图3是示出根据本发明另一实施方式的电池组电压测量电路30的图。

参照图3，根据本发明另一实施方式的电池组电压测量电路30包括电压降低电路31、继电器电路32和ADC输出电路33。这里，电压降低电路31、继电器电路32和ADC输出电路33依次串联连接在电源电压端子V_BP和地电压端子GND之间，电池组(未示出)的电压施加到所述电源电压端子V_BP。

电压降低电路31是连接在电源电压端子V_BP与继电器电路22之间并且用于使施加到电源电压端子V_BP的电压降低的配置。电压降低电路31可以对应于图1的第一电阻器C_R1。如图1中已经描述的，电压降低电路31通过第一电阻器C_R1降低施加到电源电压端子V_BP的电池组的电压，以将其提供给继电器电路32。

继电器电路32配置有图1的继电器电阻器C_RR和继电器元件C_RS。ADC输出电路33配置有图1的电容器C_C和第三电阻器C_R3。由于已经参照图1充分描述了继电器电路32和ADC输出电路33的配置和操作，因此将省略其更详细的描述。

另外，电池组电压测量电路30还包括连接在继电器电路32和ADC输出电路33之间的图1的第二电阻器C_R2。如图1所示，第二电阻器C_R2是用于降低和分担施加到继电器电路32的电压的配置。

如上所述，由于根据本发明实施方式的电池组电压测量电路30可以使用具有低规格的继电器元件C_RS，所以可以以较低的制造成本批量生产电池组电压测量电路30。

在上文中，已经使用特定术语描述和示出了本发明的优选实施方式，但是这些术语仅用于清楚地描述本发明。显然，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对本发明的实施方式和所描述的术语进行各种改变和变化。这种修改的实施方式不应脱离本发明的精神和范围单独理解，而应被认为落入本发明的权利要求的范围内。

本发明使用的附图标记如下：

C_R1：第一电阻器

C_R2：第二电阻器

C_R3：第三电阻器

C_RS：继电器元件

C_RR：继电器电阻器

10：电池组电压测量电路

11：继电器电路

12：ADC输出电路