測(cè)量諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池電壓之類(lèi)的直流電壓的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及測(cè)量諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池的電壓Vbat之類(lèi)的直流電壓的方法和設(shè) 備。
【背景技術(shù)】
[0002] 測(cè)量諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池的電壓Vbat之類(lèi)的直流電壓的常用方法典型地在于通 過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器而將直流電壓Vbat轉(zhuǎn)換成數(shù)字值Nbat，將參考電壓Vref與所述模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)。
[0003] 關(guān)于汽車(chē)領(lǐng)域，這些測(cè)量方法通過(guò)集成在車(chē)載電子模塊中的測(cè)量設(shè)備來(lái)被實(shí)施， 所述測(cè)量設(shè)備諸如例如噴射控制計(jì)算機(jī)（calculateur)，并且典型地包括： ?一般集成在電子模塊的微控制器中的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器， ?電壓調(diào)節(jié)器，其被適配用于除了電子模塊的內(nèi)部電源之外還將參考電壓Vref供應(yīng)到 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0004] 通過(guò)這樣的測(cè)量設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的測(cè)量精度(大約±800mV的值)通常對(duì)于多數(shù)汽車(chē)計(jì) 算機(jī)應(yīng)用而目是足夠的。
[0005] 然而，諸如用于配備有"停止和起動(dòng)"設(shè)備(該設(shè)備在持久停止階段期間停止推進(jìn) 的內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)并且一旦車(chē)輛的駕駛者表現(xiàn)出重新使車(chē)輛移動(dòng)的意圖就起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī) 運(yùn)轉(zhuǎn)）的車(chē)輛的應(yīng)用之類(lèi)的新近的某些應(yīng)用并不能滿(mǎn)足于被接受用于與電池電壓值相關(guān)的 信息的通常使用的精度。規(guī)定要知道電池的充電狀態(tài)的這些應(yīng)用實(shí)際上需要大約±200mV 的精度。
[0006] 為了解決該問(wèn)題而進(jìn)行的研究使得能夠示出主要誤差源由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器 的參考電壓Vref的分散（dispersion)而引起。實(shí)際上，該參考電壓的分散，對(duì)于汽車(chē)領(lǐng) 域的常用電壓調(diào)節(jié)器為大約±2%，被全面地轉(zhuǎn)移到電池的電壓測(cè)量上，并且表現(xiàn)為大約 ±240mV的測(cè)量誤差，大于對(duì)于某些特定應(yīng)用所接受的測(cè)量誤差。
[0007] 鑒于這些觀察，目前研究的解決方案目的在于關(guān)于所供應(yīng)的參考電壓Vref的精 度而改進(jìn)電壓調(diào)節(jié)器的性能。
[0008] 然而，目前的所有解決方案導(dǎo)致電壓調(diào)節(jié)器的很大的超額費(fèi)用，這顯著影響電子 模塊的成本。
[0009] 此外，尤其在汽車(chē)領(lǐng)域中，測(cè)量直流電壓的方法一般規(guī)定通過(guò)具備增益k的電平 適配器而將直流電壓適配成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)特征。
[0010] 然而，通過(guò)在汽車(chē)領(lǐng)域中一般包括由電阻組成的分壓器電橋（pont diviseur)的 電平適配器實(shí)施的該適配步驟構(gòu)成附加的誤差源，所述附加的誤差源的起因?yàn)殡娖竭m配器 的組件的值的分散。
[0011] 如前述那樣，為了實(shí)現(xiàn)電平適配器，目前提出的解決方案在于使用具有窄容差的 組件。
[0012] 然而，除了增加成本(對(duì)于分壓器電橋而言以大于5的因素)之外，經(jīng)證明幾乎不可 能完全免于使用不順應(yīng)的組件，特別是相對(duì)于其溫度漂移系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 本發(fā)明目的在于消除這些不便并且目的在于提供一種測(cè)量直流電壓的方法和設(shè) 備，其導(dǎo)致以相對(duì)于當(dāng)前測(cè)量設(shè)備的成本而言合理的超額費(fèi)用而顯著提高測(cè)量的精度， 并且尤其是在汽車(chē)領(lǐng)域中，使得能夠滿(mǎn)足由"停止和起動(dòng)"類(lèi)型的應(yīng)用所需要的(大約為 ±200mV)的精度要求。
[0014] 為此，本發(fā)明首先目的在于測(cè)量諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池的電壓Vbat之類(lèi)的直流電 壓的方法，根據(jù)所述方法，通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器而將電壓Vbat轉(zhuǎn)換成數(shù)字值Nbat，將參考 電壓Vref與所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)，所述測(cè)量方法根據(jù)本發(fā)明而在于： ?向模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器遞送來(lái)自基準(zhǔn)電壓源的基準(zhǔn)電壓Vo，并且將電壓Vo轉(zhuǎn)換成數(shù)字 值 Nvo， ?計(jì)算數(shù)字值Ncor，其表示電壓Vbat的數(shù)字值，使得：
Ncor_max為被選擇用于Ncor的最大值的編碼的值， Nbat_max為產(chǎn)生自要測(cè)量的最大直流電壓Vbat_max的轉(zhuǎn)換的數(shù)字值， N為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。
[0015] 為了獲得數(shù)字值Ncor，所述數(shù)字值Ncor構(gòu)成對(duì)于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的參考電壓 Vref的變化的經(jīng)修正的電壓Vbat的數(shù)字值，本發(fā)明因此在于： ?將由值為Vo的精確電壓源構(gòu)成的電壓基準(zhǔn)添加到當(dāng)前測(cè)量設(shè)備，以及 ?通過(guò)使用包括對(duì)值Ncor進(jìn)行縮放的特定常量Co的比例因子，將直流電壓Vbat的模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)果與基準(zhǔn)電壓Vo進(jìn)行組合。
[0016] 在實(shí)踐中，該解決方案導(dǎo)致提供經(jīng)修正的直流電壓的數(shù)字映像，并且因此獨(dú)立于 模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的參考電壓Vref的變化，其經(jīng)證明尤其在汽車(chē)領(lǐng)域中滿(mǎn)足于規(guī)定要大約 ±200 mV的精度的要求。
[0017] 此外，這樣的解決方案僅僅規(guī)定用于實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)的組件的添加，因此與通過(guò)用 精度電壓調(diào)節(jié)器來(lái)替換傳統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)器而產(chǎn)生的超額費(fèi)用相比，成本是適度的。
[0018] 此外，尤其在汽車(chē)領(lǐng)域中，該電壓基準(zhǔn)的存在特別地與電池電壓測(cè)量的增加的精 度要求相關(guān)，其添加以及因此其成本只有在需要該增加的精度的應(yīng)用的框架中要考慮。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施例，常量Co使得Co = Ncofunsx X (Vo / Vml)。
[0020] 常量Co的該值實(shí)際上導(dǎo)致將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的全部動(dòng)力（dynamique) (Nbat_ max=2N)用于要測(cè)量的電壓的最大值Vbat_max。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一有利實(shí)施例： ?在預(yù)先階段中，實(shí)現(xiàn)數(shù)字校準(zhǔn)過(guò)程，所述過(guò)程在于： -模擬電壓Vbat并且獲取對(duì)應(yīng)的數(shù)字值Nbat_test， -獲取與電壓Vo對(duì)應(yīng)的數(shù)字值Nvo_test， -從獲取的這些值中推斷數(shù)字值Ncor_test，使得
-計(jì)算數(shù)字值Ncor_test的理想理論值Ncor_th，并且確定和存儲(chǔ)調(diào)整系數(shù)Baj，使得
?在測(cè)量操作期間，計(jì)算數(shù)字值Ncor，其表示電壓Vbat的值，使得：
[0022] 該預(yù)備步驟實(shí)際上使得能夠通過(guò)在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量設(shè)備的制造過(guò)程期間實(shí)施 數(shù)字校準(zhǔn)過(guò)程而在初始容差方面修正電壓基準(zhǔn)的不完美性。
[0023] 此外，通常，測(cè)量直流電壓的方法需要通過(guò)具備增益k的電平適配器將電壓Vbat 適配成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)特征，其中根據(jù)Vbat的值會(huì)1或k S； 1，因此導(dǎo)致將電 壓<1< X Vba"轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。
[0024] 在該情況下，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法有利地在于： ?向電平適配器規(guī)律地遞送參考電壓Vref，并且將所述參考電壓Vref轉(zhuǎn)換成數(shù)字值
?計(jì)算數(shù)字值Ncor，其表示電壓值Vbat，使得：
其中ko在于增益k的理想值。
[0025] 要注意到，根據(jù)本發(fā)明，通常將增益k的理想值ko理解為與電平適配器的組件的 標(biāo)稱(chēng)值相對(duì)應(yīng)的增益值。
[0026] 這樣的測(cè)量方法實(shí)際上導(dǎo)致實(shí)時(shí)地計(jì)算要測(cè)量的直流電壓的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的 結(jié)果的值，其針對(duì)電平適配器的變化而進(jìn)行修正。
[0027] 該修正的"質(zhì)量"可以此外借助于增加模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位數(shù)而得以改進(jìn)，并且 為此，以根據(jù)本發(fā)明的有利方式，通過(guò)在電壓Vbat和參考電壓Vref的獲取期間實(shí)施過(guò)采樣 和滑動(dòng)平均技術(shù)而以人工的方式增加該位數(shù)。
[0028] 通過(guò)合并數(shù)字校準(zhǔn)的預(yù)備步驟以及用于減少與參考電壓Vref的分散相關(guān)的誤差 和減少與電平適配器相關(guān)的誤差的相應(yīng)步驟的實(shí)施，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法因此有利地導(dǎo) 致計(jì)算數(shù)字值Ncor，使得：
[0029] 要注意的是，在該表述中，常量特定于每個(gè)測(cè)量單元，該常量根 據(jù)本發(fā)明有利地被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)裝置中。
[0030] 此外，根據(jù)更具體地與根據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的測(cè)量手段的性質(zhì)相關(guān)的有利實(shí)施例， 將電壓Vbat和電壓Vo遞送到多路復(fù)用器的兩個(gè)不同的輸入端，所述多路復(fù)用器被適配用 于使得能夠一個(gè)接著另一個(gè)地將所述電壓導(dǎo)向模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
[0031]當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器不具有可用于測(cè)量基準(zhǔn)電壓Vo的通道時(shí)，尤其需要這樣的多 路復(fù)用器。在該情況下，該多路復(fù)用器實(shí)際上使得能夠交替選擇要么來(lái)自直流電壓源的信 號(hào)，要么來(lái)自基準(zhǔn)電壓源的信號(hào)，目的在于將它們導(dǎo)向?qū)Ｓ糜跍y(cè)量電池電壓的模擬/數(shù)字 轉(zhuǎn)換器的通道。
[0032] 根據(jù)更具體地與根據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的測(cè)量手段的性質(zhì)相關(guān)的另一有利實(shí)施例，將 電壓Vbat和參考電壓Vref遞送到多路復(fù)用器的兩個(gè)不同的輸入端，所述多路復(fù)用器被適 配用于使得能夠一個(gè)接著另一個(gè)地將所述電壓導(dǎo)向電平適配器。
[0033] 此外，根據(jù)本發(fā)明有利地，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器而產(chǎn)生參考電壓Vref。
[0034] 此外，根據(jù)本發(fā)明有利地，通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器而為基準(zhǔn)電壓源供電。
[0035] 本發(fā)明擴(kuò)展到對(duì)由諸如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的電池之類(lèi)的直流電壓源所產(chǎn)生的直流電壓 Vbat進(jìn)行測(cè)量的設(shè)備，其包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器和電壓源，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器被適配用 于將電壓Vbat轉(zhuǎn)換成數(shù)字值Nbat，所述電壓源被適配用于將參考電壓Vref提供到所述模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。根據(jù)本發(fā)明，該測(cè)量設(shè)備包括： ?電壓基準(zhǔn)，其包括基準(zhǔn)電壓源，所述基準(zhǔn)電壓源連接到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器以使得向該 后者供應(yīng)基準(zhǔn)電壓Vo， ?計(jì)算單元，其被編程用于計(jì)算數(shù)字值Ncor，所述數(shù)字值Ncor表示電壓Vbat的數(shù)字值， 使得：
Nvo是從基準(zhǔn)電壓Vo的轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的數(shù)字值， Ncor_max是被選擇用于Ncor的最大值的編碼的值， Nbat_max是從要測(cè)量的最大電壓Vbat_max的轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的數(shù)字值， N為模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。
[0036] 此外，通常，該測(cè)量設(shè)備包括具備增益k的電平適配器，所述電平適配器用于將電 壓Vbat適配成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的運(yùn)轉(zhuǎn)特征，并且在該情況下，此外，以根據(jù)本發(fā)明的有利 方式： ?它包括多路復(fù)用器，所述多路復(fù)用器包括分別連接到直流電壓源和參考電壓源的兩 個(gè)輸入端以及連接到電平適配器的輸出端， ?計(jì)算單元被編程，一方面用于操控多路復(fù)用器以用于選擇連到輸出端的輸入端，并且 另一方面用于計(jì)算數(shù)字值Ncor，所述數(shù)字值Ncor表示電壓Vbat的值，使得：

【附圖說(shuō)明】
[0037] 從隨后參考附圖的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的其它特征目的和優(yōu)點(diǎn)突顯出來(lái)，所述附 圖在其中作為非限制性示例而表示優(yōu)選實(shí)施例。在該圖中，圖1表示集成了按照本發(fā)明的 測(cè)量設(shè)備的電子模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 圖1中表示的電子模塊包括計(jì)算機(jī)1，諸如噴射控制計(jì)算機(jī)，其用于車(chē)載在機(jī)動(dòng)車(chē) 輛中，并且集成了對(duì)所述車(chē)輛的電池5的電壓的測(cè)量設(shè)備。
[0039] 該計(jì)算機(jī)1首先包括： ?微控制器2,其尤其集成了存儲(chǔ)器15和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器3,所述存儲(chǔ)器15例如為 EEPROM (在英語(yǔ)中為"Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory"（電可 擦除可編程只讀存儲(chǔ)器)，即電可擦除和可編程的只讀存儲(chǔ)器)或閃速EPROM類(lèi)型的，其能以 永久的方式保存數(shù)據(jù)，所述模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器3尤其包括專(zhuān)用于測(cè)量電池5的電壓的通道 3a和接收該模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器3的參考電壓Vref的通道3b， ?電壓調(diào)節(jié)器4,其用于為計(jì)算機(jī)1的所有電子組件供電，并且尤其被適配用于將等于 5V的參考電壓Vref遞送到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器3的通道3b， ?電平適配器7,其具備增益k并且作為示例而包括電阻式分壓器電橋，用于將電池5 的電壓Vbat適配成模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器3的運(yùn)轉(zhuǎn)特征。
[0040] 該分壓器電橋此外以傳統(tǒng)的方式包括串聯(lián)的兩個(gè)電阻8、9,以及電容10