用于確定電壓的系統(tǒng)和器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于確定電壓的系統(tǒng)和器件。本發(fā)明涉及用于在蓄電池和測(cè)量電路中測(cè)量電壓的方法和系統(tǒng)，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與多個(gè)比較器組合構(gòu)成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以確定蓄電池單元的電壓，其中所述比較器在針對(duì)個(gè)體蓄電池單元的多個(gè)分離的測(cè)量通道上將由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的參考電壓與蓄電池單元的電壓相比較。
【專利說明】用于確定電壓的系統(tǒng)和器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于測(cè)量電壓的方法和系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及用于確定在用于電動(dòng)車輛的蓄電池中的電壓的測(cè)量器件。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于在電動(dòng)車輛中的應(yīng)用，多個(gè)蓄電池單元通常與彼此組合，其中蓄電池單元作為規(guī)則鋰離子(LION)電池。為了這個(gè)目的，蓄電池單元相互串聯(lián)連接，使得產(chǎn)生具有幾百伏特電壓的多個(gè)電池的蓄電池組。該蓄電池組又被分割成所謂的蓄電池塊，可通過單獨(dú)的控制來控制和監(jiān)視每個(gè)蓄電池塊。
[0003]例如，所謂的ASIC (專用集成電路)芯片可被用作控制。這些芯片的目的是檢測(cè)個(gè)體LION電池之間的由于制造和老化而引起的差別，以便能夠適當(dāng)?shù)刈鞒龇磻?yīng)，例如，通過具體對(duì)某些電池或塊進(jìn)行放電(被動(dòng)平衡)或具體在電池或塊之間重新分配電荷(主動(dòng)平衡)。
[0004]對(duì)于蓄電池的最優(yōu)控制，必須提供關(guān)于個(gè)體蓄電池單元的電壓(電池電壓)的盡可能精確的測(cè)量值。此外，在這樣的僅具有串聯(lián)連接的蓄電池組中，為了安全的原因，任何電池電壓必須被個(gè)別地測(cè)量和監(jiān)視。在這樣做時(shí)，必須以優(yōu)選地同時(shí)測(cè)量全部電池電壓的為目標(biāo)。
[0005]在包括12個(gè)數(shù)量的蓄電池單元的對(duì)應(yīng)蓄電池塊中，例如，可能發(fā)生高達(dá)60V的不同總電壓(共模電壓)，其該針對(duì)具有高電壓技術(shù)的集成電路引起對(duì)信號(hào)處理和測(cè)量準(zhǔn)確度的高需求。
[0006]共模電壓被定義為正和負(fù)蓄電池單元電壓的平均電壓，并且因此對(duì)應(yīng)于相對(duì)于地的正電勢(shì)和負(fù)電勢(shì)之和的一半。例如，共模電壓產(chǎn)生于蓄電池單兀的相對(duì)于地的測(cè)量電壓，其中差分電壓作為來自正和負(fù)電壓的量的差別而被檢測(cè)。共模電壓與電池電壓發(fā)生干擾，使得人們想要從測(cè)量過程中消除它。
[0007]因此，共模電壓不是可直接測(cè)量的電壓，而是由電壓控制使用的數(shù)學(xué)電壓值。關(guān)于所討論的蓄電池，共模電壓可總計(jì)高達(dá)60伏特。僅可以測(cè)量電池電壓，其中每個(gè)蓄電池的電壓可以是不同的并且每個(gè)電池電壓也可以具有不同的共模等級(jí)。
[0008]為了測(cè)量在蓄電池串聯(lián)連接中的電池電壓，使用具有逐次逼近寄存器(SAR)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)或依據(jù)Sigma Delta (SD)方法的ADC，其中在其輸入處使用相應(yīng)的HV多路復(fù)用器。
[0009]然而，具有模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器和逐次逼近寄存器的測(cè)量電路的構(gòu)造具有下述后果:在信號(hào)路徑上存在HV多路復(fù)用器，這可能對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度具有不利的影響。此外，多路復(fù)用器的HV電路以及用于輸入電壓的緩沖的采樣和保持構(gòu)件在集成電路上具有高空間要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明建議針對(duì)在蓄電池串聯(lián)連接中電池電壓的測(cè)量使用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)與特定數(shù)量X的比較器組合且與數(shù)字觸發(fā)邏輯結(jié)合構(gòu)成具有特定數(shù)量X的HV通道的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)?？梢栽跒檫@個(gè)目的要求HV容量的HV比較器中實(shí)施在輸入電壓中共模電壓份額的抑制。
[0011]ADC通常必須被適配為測(cè)量跨越大的共模范圍的差分電壓。本發(fā)明避免了這個(gè)需求，因?yàn)樵诟唠妷罕容^器中的共模電壓被分別地抑制或減少以確定差分電池電壓。通過抑制共模電壓，確定并評(píng)估相應(yīng)蓄電池單元的端子之間的差分電壓是可能的。為這個(gè)目的，在蓄電池單元處測(cè)量的電壓減少共模份額，使得由此能夠個(gè)別地確定相應(yīng)蓄電池單元端子之間的差分電壓。
[0012]因此，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及被適配為串行地測(cè)量一個(gè)HV通道或多個(gè)獨(dú)立HV通道的ADC的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，僅必須使用一個(gè)被適配為連同多個(gè)比較器和邏輯一起測(cè)量多個(gè)電壓且因此構(gòu)成ADC的DAC。由于這個(gè)架構(gòu)，同時(shí)實(shí)施測(cè)量通道的所有輸入電壓的過電壓或欠電壓檢測(cè)也是可能的。
[0013]因?yàn)閮H提供一個(gè)DAC，所以不是并行而是串行地測(cè)量多個(gè)獨(dú)立HV測(cè)量通道是可能的。這樣，對(duì)每個(gè)測(cè)量通道并行地提供全部電路元件不是必要的，而是例如對(duì)于全部通道僅僅必須使用一個(gè)DAC。盡管在測(cè)量通道上的電池電壓僅被順序地測(cè)量，但是根據(jù)本發(fā)明，通過多個(gè)測(cè)量循環(huán)的執(zhí)行可以產(chǎn)生準(zhǔn)并行測(cè)量窗口。這使得用僅一個(gè)增益補(bǔ)償來補(bǔ)償全部測(cè)量通道的增益誤差成為可能，稍后這將被詳細(xì)地討論。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的布置進(jìn)一步使在沒有附加的電路部件的情況下實(shí)施窗口比較器功能成為可能。借助于窗口比較器功能，例如針對(duì)全部HV測(cè)量通道實(shí)施過電壓或欠電壓檢測(cè)是可能的。在一些測(cè)量問題的情況中，例如知道是否超過了閾值是足夠的。在這樣做時(shí)，在多個(gè)比較器循環(huán)中窗口比較器功能同樣能夠被順序地執(zhí)行，其中，最初，針對(duì)全部測(cè)量通道檢驗(yàn)過電壓并且然后針對(duì)全部測(cè)量通道檢驗(yàn)欠電壓。
[0015]借助于窗口比較器，限定高參考電壓和低參考電壓以及檢測(cè)輸入電壓是否保持在這些界限內(nèi)是可能的。本發(fā)明在不要求使用新部件的情況下能夠支持該窗口比較器功能。在根據(jù)本發(fā)明的電壓測(cè)量情況下，可以集成這樣的窗口比較器功能。即使在個(gè)體電池電壓的檢測(cè)之后，根據(jù)本發(fā)明的電壓測(cè)量也能夠執(zhí)行該窗口比較器功能，并且然后檢驗(yàn)電池電壓是否在特定的電壓窗口內(nèi)。
[0016]因?yàn)閷?duì)于蓄電池控制的特定功能，僅必須檢測(cè)電池電壓是否在它們的操作范圍內(nèi)，所以這樣的窗口比較器功能可以是足夠的。窗口比較器功能比精確地確定每個(gè)個(gè)體電池電壓的要求更易于實(shí)施。
[0017]在借助于比較器功能以及利用窗口比較器功能的測(cè)量期間，要求比較器判定，因?yàn)樵谶@兩個(gè)功能的情況中，比較器將利用DAC產(chǎn)生的參考電壓與輸入電壓相比較。借助于比較器，然后檢測(cè)參考電壓是否高于輸入電壓是可能的。
[0018]因此，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及用于確定比較器的輸入電壓以測(cè)量個(gè)體蓄電池單元的電壓的系統(tǒng)和方法。如上面描述的，在確定輸入電壓的方法中，使用在特定采樣時(shí)間產(chǎn)生DAC的有效數(shù)字輸出值的二分搜索與跟蹤模式。在有效轉(zhuǎn)換存在的情況下，將測(cè)量電池電壓作為輸入電壓值與特定測(cè)量時(shí)間相關(guān)聯(lián)是可能的。這使得放棄采樣和保持構(gòu)件成為可倉泛。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，例如通過二分搜索方法和由多個(gè)跟蹤步驟構(gòu)成的跟蹤階段，參考電壓可以被逐次逼近到要測(cè)量的電池電壓直到參考電壓超過比較器的輸入電壓。參考電壓到輸入電壓之外的超過被比較器功能檢測(cè)到，因?yàn)楸容^器進(jìn)行切換。輸入電壓與參考電壓相交的點(diǎn)通過呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的指示而被比較器功能檢測(cè)到。
[0020]然而，因?yàn)橐獪y(cè)量的電壓在DAC的轉(zhuǎn)換期間可以改變，所以本發(fā)明提供了一種新的方法，構(gòu)成借助于逐次逼近寄存器(SAR)的方法和跟蹤方法的組合。為此目的，在二分搜索階段中，借助于二分搜索方法限制輸入電壓的范圍。在隨后的跟蹤階段中，作為比較器判定的函數(shù)，DAC的控制值分別增加或減少，直到比較器切換其輸出信號(hào)。
[0021]因此，最后的DAC值代表在比較器的切換時(shí)間處的ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果。如果比較器在該時(shí)間期間沒有檢測(cè)到DAC輸出電壓與通道輸入電壓的任何相交，則轉(zhuǎn)換無效。這樣，明確地檢測(cè)到有效轉(zhuǎn)換是可能的。
[0022]如果在限定數(shù)量的跟蹤步驟內(nèi)比較器沒有切換，則存在ADC的無效轉(zhuǎn)換。在無效轉(zhuǎn)換的情況中，存在使用無效轉(zhuǎn)換的結(jié)果的可能性，然而，通過使用最后跟蹤循環(huán)的參考電壓作為用于新跟蹤階段的參考電壓的開始值。
[0023]在其中在特定時(shí)間檢測(cè)出的測(cè)量值可被存儲(chǔ)的采樣和保持構(gòu)件可被提供在ADC的電路的上游。采樣和保持構(gòu)件可以例如由開關(guān)和下游電容來實(shí)施。一旦開關(guān)閉合，可以在電容中接收到輸入電壓(采樣)，并且如果開關(guān)打開，輸入電壓分別地保持或被存儲(chǔ)在電容中(保持)。
[0024]然而，因?yàn)楣材ｋ妷禾幱诟唠妷悍秶校栽谛铍姵仉妷旱漠?dāng)前測(cè)量問題的情況下這樣的采樣和保持構(gòu)件的使用難以實(shí)施。在這樣的高電壓應(yīng)用的情況中，將要求大電容，這消耗了大的芯片面積。根據(jù)本發(fā)明，放棄提供采樣和保持構(gòu)件是可能的，因?yàn)槎炙阉鞣椒ê透欕A段之間的劃分使明確地檢測(cè)出轉(zhuǎn)換的有效性成為可能。
[0025]因?yàn)闆]有采樣和保持構(gòu)件被提供以用于存儲(chǔ)輸入信號(hào)，所以輸入電壓在轉(zhuǎn)換期間仍可以改變。放棄采樣和保持構(gòu)件還意味著輸入電壓在蓄電池單元處被持久地測(cè)量，以使測(cè)量時(shí)間不能被精確地指示。然而為了檢測(cè)具有有效ADC值的比較器的切換時(shí)間，例如使用下述時(shí)間戳也是可能的:利用該時(shí)間戳，寄存由ADC分別地產(chǎn)生的ADC值或參考電壓的采樣時(shí)間和/或比較器的切換時(shí)間在其處發(fā)生的時(shí)間。一旦該切換時(shí)間已經(jīng)被記錄，就可以從中推斷出電池電壓位于最后一個(gè)和倒數(shù)第二個(gè)跟蹤循環(huán)的參考電壓值之間。電壓確定的準(zhǔn)確度依賴于由DAC遞送的步長(zhǎng)寬度，其中在一次逼近中或在一個(gè)二分搜索階段中可執(zhí)行的步驟的數(shù)量分別地依賴于DAC的位寬度。
[0026]由DAC產(chǎn)生的參考電壓在二分搜索階段的開始例如被設(shè)置為滿刻度值的一半，其中滿刻度值對(duì)應(yīng)于DAC的最大輸出電壓。根據(jù)二分搜索方法產(chǎn)生進(jìn)一步的參考電壓直到已經(jīng)限定DAC的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)字和/或輸入值。在二分搜索階段后面的跟蹤階段過程中，借助于在DAC中執(zhí)行的算法，參考電壓逐步地適配到由DAC的分辨率預(yù)先確定的步長(zhǎng)寬度并且因此逼近于測(cè)量的輸入電壓。
[0027]由DAC的二進(jìn)制分辨率預(yù)先確定的步長(zhǎng)寬度也被稱為最低有效位(LSB)。在每個(gè)跟蹤步驟中，參考電壓和輸入電壓在比較器中被相互比較。一旦已經(jīng)達(dá)到參考電壓和輸入電壓之間的相交點(diǎn)，比較器將切換。這是控件檢測(cè)輸入電壓與參考電壓的相交點(diǎn)被超過的時(shí)刻。
[0028]輸入電壓與參考電壓的相交保證用確定地在輸入電壓以下的參考電壓執(zhí)行至少一個(gè)跟蹤步驟，并且用確定地在輸入電壓以上的參考電壓執(zhí)行至少一個(gè)跟蹤步驟。這使得推斷輸入電壓必須明確位于這兩個(gè)值之間成為可能。
[0029]當(dāng)確定個(gè)體電池電壓時(shí)，問題在于:在蓄電池電壓處測(cè)量的電壓具有在高電壓范圍內(nèi)變動(dòng)的大的共模份額，以及高電壓(HV)的處理涉及比低電壓的處理更大的努力。通過對(duì)在高電壓范圍內(nèi)變動(dòng)的共模電壓的創(chuàng)造性抑制，測(cè)量的電壓從其個(gè)體共模范圍減少到在低電壓范圍內(nèi)的參考電壓。根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)電壓減少可以在高電壓比較器中發(fā)生。隨后，可以借助于低電壓部件處理減少的電壓。一旦共模電壓份額用這種方式已經(jīng)被減去，就能以更少的努力并更精確地檢測(cè)在低電壓范圍中的差分電池電壓的電壓差別。
[0030]本發(fā)明的進(jìn)一步的方面涉及通道相關(guān)增益誤差的補(bǔ)償和DAC的增益誤差的補(bǔ)償。由于根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路的構(gòu)造，可以在操作期間借助于DAC的一次微調(diào)以及DAC的自動(dòng)增益誤差校正來補(bǔ)償通道相關(guān)的增益誤差。這樣，可以實(shí)現(xiàn)ADC的良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此夕卜，使用偏移補(bǔ)償比較器和具有小偏移誤差的DAC使得分別通過增益校正或增益誤差的補(bǔ)償來實(shí)施非常精確的ADC成為可能。
[0031]在集成電路或芯片分別地操作期間，例如由于環(huán)境影響，可能發(fā)生DAC的增益誤差，該增益誤差可借助于自動(dòng)增益校正來校正。利用本發(fā)明，在根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量電路的集成電路或芯片中執(zhí)行初始微調(diào)是可能的，其中微調(diào)的自動(dòng)增益校正被加速，因?yàn)槌跏嫉氖洳恍枰貜?fù)地校正，而是僅在用于增益誤差的校正的過程的第一循環(huán)期間校正。
[0032]通過借助于微調(diào)DAC值對(duì)微調(diào)放大器的設(shè)定來實(shí)施該校正的微調(diào)。在這樣做時(shí)，電路邏輯施加依賴于通道的特定微調(diào)值到微調(diào)放大器，所述微調(diào)值引起參考值乘以對(duì)應(yīng)的因數(shù)，其導(dǎo)致用于DAC的與對(duì)應(yīng)的測(cè)量通道相匹配的參考電壓值。因此，針對(duì)每個(gè)單個(gè)通道補(bǔ)償和/或校正增益誤差。這個(gè)校正的準(zhǔn)確度依賴于這些微調(diào)步長(zhǎng)的幅值。自動(dòng)增益校正是其自己的可先于測(cè)量階段或窗口比較器功能被執(zhí)行的階段。
[0033]對(duì)于自動(dòng)增益校正，DAC的滿刻度值被施加到附加比較器作為參考電壓，并且芯片的參考電壓(內(nèi)部芯片參考電壓)和/或測(cè)量電路的帶隙電壓被施加到附加比較器作為輸入電壓。隨后，來自控制邏輯的微調(diào)值被施加到微調(diào)放大器?，F(xiàn)在附加比較器確定參考電壓或帶隙電壓是否較高。如果參考電壓比帶隙電壓低，則用于微調(diào)放大器的微調(diào)值增加并且因此參考電壓也增加。如果參考電壓比帶隙電壓高，則微調(diào)值減少并且因此參考電壓也減少。
[0034]如果DAC和比較器沒有值得注意的偏移誤差，則以通道精確方式(即對(duì)于每個(gè)單個(gè)測(cè)量通道)通過DAC的參考電壓可以補(bǔ)償全部增益誤差。
[0035]例如可以用附加比較器來實(shí)施自動(dòng)增益校正。該附加比較器還可以同時(shí)處理在低電壓范圍中的測(cè)量問題。因此，例如可以在用另一個(gè)比較器執(zhí)行測(cè)量之前用附加比較器執(zhí)行增益平衡。在這樣做時(shí)，DAC的最大值(滿刻度值)被首先適配，并且隨后執(zhí)行測(cè)量從而保證在測(cè)量期間將不再發(fā)生由DAC引起的增益誤差。
[0036]如果在DAC的輸入處最大數(shù)字值(全部位=1)是可用的，則DAC的滿刻度值是在DAC輸出處的值輸出。如果例如O到21(1-1的數(shù)字值能被施加到DAC，則在21(1_1的數(shù)字輸入值時(shí)，DAC供給滿刻度值。該滿刻度值作為最大參考值由DAC供給到個(gè)體比較器(包括附加比較器)的相應(yīng)輸入。高電壓比較器被設(shè)計(jì)用于高電壓范圍而附加比較器操作在低電壓范圍中。附加比較器可以例如具有將DAC的該滿刻度值與參考電壓相比較的功能。[0037]在這樣做時(shí)，在第一測(cè)量階段中借助于二分搜索限制輸入電壓范圍。隨后，在跟蹤模式中觸發(fā)DAC直到在比較器的輸出信號(hào)中檢測(cè)到信號(hào)邊緣。如果在最大數(shù)量的步長(zhǎng)內(nèi)沒有信號(hào)邊緣被檢測(cè)到，可能存在所謂的ADC失效，以便產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的ADC失效信號(hào)。
[0038]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種借助于具有多個(gè)測(cè)量通道的ADC的測(cè)量方法，借助于該方法通過個(gè)體ADC值的統(tǒng)計(jì)平均可以實(shí)現(xiàn)全部通道的準(zhǔn)并行測(cè)量。借助于該方法，可以一個(gè)接一個(gè)地并在多個(gè)循環(huán)中重復(fù)地測(cè)量這些測(cè)量通道，其中在最后一個(gè)測(cè)量通道之后再次以第一個(gè)通道開始是可能的。
[0039]如上面描述的，為了確定個(gè)體電池電壓，具有隨后的跟蹤階段的二分搜索方法隨著測(cè)量通道的每個(gè)測(cè)量執(zhí)行直到發(fā)生ADC的有效轉(zhuǎn)換。然后，ADC值作為每個(gè)通道的ADC轉(zhuǎn)換的結(jié)果可以在分離的加法器中相加并且隨后除以執(zhí)行的測(cè)量循環(huán)的數(shù)量以得到平均值。如果，例如測(cè)量通道分別以2B個(gè)數(shù)量的循環(huán)或重復(fù)被測(cè)量，可以通過在加法器中對(duì)二進(jìn)制和值向右移B位來計(jì)算平均的ADC值。這樣，可以對(duì)2b個(gè)測(cè)量值實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)平均。
[0040]借助于在蓄電池的電池電壓的每個(gè)測(cè)量開始時(shí)校正增益誤差，減少或消除對(duì)ADC的測(cè)量精度的DAC的增益誤差的影響以及用于DAC參考值的緩沖器的偏移誤差的影響是可能的。根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法能夠?qū)嵭羞@個(gè)功能，即使增益誤差的校正發(fā)生在分離的時(shí)間。
[0041]根據(jù)本發(fā)明，自動(dòng)地校正增益誤差甚至是可能的，其中DAC被設(shè)置到最大增益并且與帶隙電壓相比較。DAC的參考電壓被設(shè)置成使得比較器改變其輸出電壓。這是為了保證DAC輸出電壓的結(jié)束值與參考電壓對(duì)應(yīng)。
[0042]DAC輸出電壓的結(jié)束值在比較器中與從帶隙電壓得到的參考電壓相比較。在這樣做時(shí)，DAC輸出電壓被設(shè)置到最大增益，其對(duì)應(yīng)于事實(shí)的滿刻度值并且因此對(duì)應(yīng)于模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性的結(jié)束值。該滿刻度值與帶隙電壓相比較。
[0043]在這個(gè)條件下，由于ADC特性，DAC產(chǎn)生相關(guān)的增益誤差。這被本發(fā)明反對(duì)，其中DAC通過測(cè)量循環(huán)而設(shè)置到滿刻度值并且然后該滿刻度值與帶隙電壓比較。隨后，DAC的該參考電壓可能被干擾直到DAC的該滿刻度值與帶隙電壓對(duì)應(yīng)。
[0044]產(chǎn)生溫度穩(wěn)定參考電壓的電路塊被稱為帶隙電路。在圖中圖示的實(shí)施例中，由帶隙電路產(chǎn)生的帶隙電壓可大約為2.5伏特。如在本發(fā)明中那樣，DAC參考電壓可以與帶隙電壓對(duì)應(yīng)。
[0045]借助于附加的采樣和保持構(gòu)件，執(zhí)行逐次逼近寄存器(SAR)算法將進(jìn)一步是可能的。為了這個(gè)目的，滿刻度電壓的一半可被施加到ADC的輸入?yún)^(qū)，并且然后可以掃描在每個(gè)蓄電池單元處可用的電壓并且可以確定可用的電壓是高于還是低于滿刻度電壓的一半。依賴于在蓄電池單元處可用的電壓是高于還是低于滿刻度電壓的一半，然后參考電壓將被增加或減少例如滿刻度電壓的1/4。隨后，用上面描述的方式借助于多個(gè)測(cè)量循環(huán)來測(cè)量個(gè)體電池電壓，以便能夠?yàn)槊總€(gè)蓄電池單元確定精確的電壓值。
[0046]而且，這保證對(duì)于特定的時(shí)間施加正確的電壓。這樣，使用時(shí)間戳甚至是可能的，否則在ADC的輸入處將要求用于高電壓電路的采樣和保持構(gòu)件以便存儲(chǔ)高電壓輸入電壓。
[0047]借助于本發(fā)明，通過使用η個(gè)數(shù)量的比較器和一個(gè)DAC，在用于具有η個(gè)數(shù)量的蓄電池單元的電池組的控制電子系統(tǒng)中實(shí)施ADC。這樣，對(duì)于η個(gè)蓄電池單元的每個(gè)，可以通過一個(gè)比較器(每個(gè)比較器對(duì)應(yīng)每個(gè)蓄電池單元)和一個(gè)DAC來代替ADC的功能。
[0048]根據(jù)本發(fā)明，分離地測(cè)量串聯(lián)連接的蓄電池單元因此也是可能的。為這個(gè)目的，提供包括η個(gè)測(cè)量通道的ADC。在圖中圖示的情況中，ADC包括12個(gè)通道。根據(jù)本發(fā)明，其也可以通過使用僅一個(gè)DAC和又使用η個(gè)數(shù)量的HV比較器來實(shí)施，其中相同的DAC可用于全部通道。
[0049]這導(dǎo)致節(jié)省了不必提供并使用其自己的ADC用于每個(gè)測(cè)量通道(這將消耗較大的芯片面積)。相反，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于η個(gè)通道可以僅使用一個(gè)DAC，又向該DAC提供η個(gè)數(shù)量的比較器。
[0050]根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，用根據(jù)本發(fā)明的多通道ADC，每個(gè)蓄電池的電壓可被串行個(gè)別地檢測(cè)，其中每個(gè)測(cè)量產(chǎn)生每個(gè)蓄電池的電壓的相應(yīng)測(cè)量值。隨后，該系列的測(cè)量值可以第一蓄電池再次開始，其中該測(cè)量循環(huán)可重復(fù)任何數(shù)量的次數(shù)，例如16次。這導(dǎo)致在整個(gè)測(cè)量時(shí)間上的準(zhǔn)并行測(cè)量。然而通過仔細(xì)檢查，測(cè)量是順序的，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)測(cè)量使用相同的DAC，但是通過時(shí)間和/或統(tǒng)計(jì)平均來產(chǎn)生平均值，該平均對(duì)于全部η個(gè)測(cè)量通道位于用于2Β個(gè)數(shù)量的測(cè)量循環(huán)和/或重復(fù)的測(cè)量的相同時(shí)間窗口內(nèi)。
[0051]對(duì)于測(cè)量值的平均，可再次使用向右的B位移動(dòng)，其中2Β個(gè)測(cè)量值借助于加法器相加并且然后數(shù)字和值的最后B個(gè)數(shù)位或位在數(shù)字部件中被忽略，這對(duì)應(yīng)于該和除以2Β。如果使用的技術(shù)不具有任何高性能的數(shù)字部件，則例如可以執(zhí)行這種借助于向右的B位移動(dòng)的平均。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]在后面，將借助于實(shí)施例和附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。
[0053]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于測(cè)量電壓的系統(tǒng)的示意框圖；
圖2圖示其中示意性地圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法和電壓測(cè)量系統(tǒng)中可能發(fā)生的電壓以及信號(hào)曲線的圖；以及
圖3-5每個(gè)圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電壓測(cè)量系統(tǒng)中可能出現(xiàn)它們時(shí)的多個(gè)示意信號(hào)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0054]圖1圖示在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中用于測(cè)量在蓄電池組中的蓄電池單元的電壓的系統(tǒng)的示意框圖。借助于在圖1中圖示的測(cè)量系統(tǒng)，通過使用例如12個(gè)高電壓比較器HV Comp與一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC —起，實(shí)施用于具有12個(gè)蓄電池單元的蓄電池的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器。通過這種方式，對(duì)于每個(gè)測(cè)量通道，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的功能可以被用于每個(gè)測(cè)量通道的比較器和數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)代替。
[0055]因此，準(zhǔn)并行測(cè)量方法的本質(zhì)在于:在每個(gè)測(cè)量通道中以短時(shí)間間隔(可選地還在多個(gè)串行的測(cè)量循環(huán)中)測(cè)量輸入電壓Vcell_l和Vcell_2。因此HV比較器被控制邏輯時(shí)控，以便比較器的輸入電壓Vcell_l、Vcell_2不被連續(xù)地評(píng)估，而是對(duì)于每個(gè)測(cè)量通道逐次地被評(píng)估。
[0056]為此目的，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC產(chǎn)生在個(gè)體比較器中與輸入電壓Vcell_l、Vcell_2比較的參考值。例如，其中模擬電壓以電阻器處的電流產(chǎn)生的電流導(dǎo)引DAC可以被用作DAC。還可能使用外部參考電壓作為帶隙電壓。
[0057]帶隙電壓產(chǎn)生器BG2產(chǎn)生被供給到在圖1中被圖示為最下部的高電壓比較器HVComp的附加高電壓比較器的參考電壓Vref2。附加比較器不具有將測(cè)量電池電壓與參考電壓比較的功能，但是該附加比較器將來自帶隙電壓產(chǎn)生器BG2的參考電壓Vref2與由DAC產(chǎn)生的參考電壓比較，這實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)增益誤差校正。
[0058]在圖1中圖示的測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于DAC的增益微調(diào)的放大器。為此目的，由帶隙電壓產(chǎn)生器BG2產(chǎn)生的參考電壓Vref2在放大器中被與由控制邏輯供給的微調(diào)值tr_dac相乘,這在圖1中通過公式Vref2 x tr_dac = Vref_dac圖示。由控制邏輯供給的該微調(diào)值tr_dac對(duì)于每個(gè)測(cè)量通道可以是不同的，以便個(gè)體微調(diào)值tr_dac可以被用于每個(gè)比較器HV Comp0施加到放大器的微調(diào)值tr_dac由通道特定的微調(diào)值與借助于自動(dòng)增益校正而安置的微調(diào)值之和產(chǎn)生。
[0059]DAC包括兩個(gè)輸出以產(chǎn)生差分輸出信號(hào)。差分高電壓比較器能夠?qū)⒉罘中盘?hào)與彼此比較。因此，相應(yīng)的差分電池電壓可以施加到每個(gè)比較器并且在那里與由DAC供給的參考電壓相比較。如在圖1中示出的，電池電壓Vcell_l和Vcell_2每個(gè)作為差分信號(hào)經(jīng)由兩條線供給到高電壓比較器并且在那里與由DAC供給的差分信號(hào)相比較。比較的結(jié)果由比較器經(jīng)由它們的輸出信號(hào)coutl、cout2傳送到控制邏輯。
[0060]如上面已經(jīng)提到的，最下部的附加比較器沒有比較電池電壓的功能，但必須處理其他不同的測(cè)量問題。因?yàn)槌穗姵仉妷和?，還可以在測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)測(cè)量和比較許多其他電壓，所以附加比較器作為差分高電壓比較器也被適配為處理這樣的測(cè)量問題。附加比較器例如能夠?qū)⒖茧妷篤ref2與由DAC供給的參考電壓相比較。結(jié)果，附加比較器產(chǎn)生被又傳送到控制邏輯的輸出信號(hào)coutl3_SAR。
[0061]DAC可能產(chǎn)生增益誤差，使得即使控制邏輯輸出最大輸入值(dacin值滿刻度)給DAC, DAC也不總是供給例如2.5V的相同最大輸出電壓。增益誤差也可由在DAC結(jié)構(gòu)中的各種各樣的不規(guī)則產(chǎn)生。借助于本發(fā)明，自動(dòng)地校正這樣的增益誤差是可能的，因?yàn)閰⒖茧妷篤ref2被比較并且電壓Vref_dac借助于跟蹤方法以tr_dac值修改直到帶有最大dacin值的滿刻度電壓實(shí)際上對(duì)應(yīng)于參考電壓Vref2。
[0062]然后控制邏輯(Logic(邏輯))提供比較器的串行功能，其中控制邏輯經(jīng)由SAR-DAC將微調(diào)的參考電壓供給到個(gè)體比較器并且然后向比較器請(qǐng)求個(gè)體結(jié)果coutl、cout2、coutl3。
[0063]在操作中，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)被適配為在多個(gè)測(cè)量循環(huán)中檢測(cè)全部測(cè)量通道并且隨后執(zhí)行所測(cè)量的電池電壓的平均。在這樣做時(shí)，控制邏輯首先開始對(duì)于第一通道通過SAR算法來運(yùn)行，其中為了設(shè)定隨后的DAC值，參考第一比較器的輸出信號(hào)。對(duì)于具有增加的參考值的第一測(cè)量通道重復(fù)測(cè)量過程直到第一比較器切換，即直到參考值超過電池電壓。在已經(jīng)執(zhí)行該第一轉(zhuǎn)換之后，控制邏輯改變到第二比較器，并且因此執(zhí)行對(duì)于第二測(cè)量通道的測(cè)量。
[0064]圖2圖示其中示意性地圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法和電壓測(cè)量系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的電壓以及信號(hào)曲線的多個(gè)圖。每個(gè)圖在相同的時(shí)間軸上圖示信號(hào)和/或電壓曲線。因?yàn)殡姵仉妷翰皇峭瑫r(shí)確定的，而是以一個(gè)接一個(gè)的準(zhǔn)并行方式確定的，所以測(cè)量的電池電壓在測(cè)量時(shí)間期間可以改變的情形也必須被考慮在內(nèi)。因此，在最上部的圖中，圖示了兩個(gè)電池電壓曲線O和U，其中每一個(gè)在測(cè)量的過程中增力口。上部電池電壓曲線O具有比下部電池電壓曲線U更陡的上升。這樣的電壓曲線可能由失效產(chǎn)生。[0065]在最上部的圖中的階梯狀信號(hào)曲線對(duì)應(yīng)于由DAC產(chǎn)生的在比較器中與測(cè)量的電池電壓相比較的參考電壓。DAC電壓的步長(zhǎng)因此也圖示了一個(gè)接一個(gè)執(zhí)行的測(cè)量階段。在第一區(qū)段(二分搜索階段)的第一步長(zhǎng)中，參考電壓例如被減半。隨后，執(zhí)行上面描述的跟蹤階段以確定電池電壓。
[0066]在下部電池電壓曲線U的情況中，在最后的跟蹤循環(huán)中參考電壓超過測(cè)量的電池電壓，而上部電池電壓曲線O在最后的跟蹤循環(huán)中甚至未被參考電壓超過。
[0067]在圖2的兩個(gè)中間的圖中圖示了比較器的輸出信號(hào)cout的信號(hào)曲線，其中上部信號(hào)曲線圖示比較器的有效轉(zhuǎn)換，而下部信號(hào)曲線圖示比較器的無效轉(zhuǎn)換。在上部信號(hào)曲線中，比較器的有效轉(zhuǎn)換由虛線的橢圓標(biāo)記，其對(duì)應(yīng)于DAC的參考電壓在最后的LSB步長(zhǎng)中分別與輸入電壓或測(cè)量的電池電壓U相交的時(shí)間。比較器的輸出信號(hào)中的這個(gè)邊緣被控制邏輯識(shí)別為有效轉(zhuǎn)換。在下部信號(hào)曲線中，沒有存在比較器的有效轉(zhuǎn)換，這在比較器的輸出信號(hào)中由穩(wěn)定信號(hào)曲線展示。
[0068]在圖2的最下部圖中圖示了 ADC的信號(hào)曲線adc_e0c (轉(zhuǎn)換的結(jié)束)，其隨著有效轉(zhuǎn)換的發(fā)生而產(chǎn)生邊緣并且因此指示跟蹤循環(huán)的結(jié)束。一旦已經(jīng)產(chǎn)生有效轉(zhuǎn)換，ADC就可以進(jìn)一步用于在下一個(gè)測(cè)量通道處的下一個(gè)測(cè)量。
[0069]圖3-5每個(gè)圖示在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電壓測(cè)量系統(tǒng)中可能出現(xiàn)它們時(shí)的多個(gè)示意信號(hào)曲線。圖示的信號(hào)曲線通常在執(zhí)行測(cè)量循環(huán)期間出現(xiàn)，在測(cè)量循環(huán)中分別地借助于窗口比較器功能限制個(gè)體電池電壓或者用上面描述的組合SAR-跟蹤算法測(cè)量個(gè)體電池電壓。
[0070]在第一步驟“DAC增益校正”中執(zhí)行增益校正，并且然后在2B個(gè)數(shù)量的逐次測(cè)量循環(huán)中測(cè)量全部電池電壓。隨后，這2B個(gè)測(cè)量循環(huán)的結(jié)果被平均。在圖3-5中圖示的信號(hào)曲線每個(gè)對(duì)應(yīng)于圖1中圖示的信號(hào)線路的指定。
[0071]因此，信號(hào)曲線dacin表征上面描述的二分搜索算法的進(jìn)程及其作為比較器的輸出信號(hào)COUt的函數(shù)的修改。此外，圖示了用于DAC的微調(diào)信號(hào)tr_dac，如果根據(jù)本發(fā)明的方法被應(yīng)用于多個(gè)測(cè)量通道，則微調(diào)信號(hào)tr_dac是尤其重要的。時(shí)間信號(hào)elk用于對(duì)比較器時(shí)控。虛線用于圖示接管時(shí)間和同時(shí)信號(hào)修改，其對(duì)于數(shù)字實(shí)現(xiàn)來說是重要的。
[0072]圖3的上部圖構(gòu)成測(cè)量循環(huán)，其中關(guān)于是否其電壓處于預(yù)定的范圍中來檢驗(yàn)每個(gè)通道，而下部圖描述其中執(zhí)行多個(gè)測(cè)量循環(huán)的測(cè)量結(jié)果的平均的第二階段，其中η是測(cè)量通道的數(shù)量。在原理上，可以將根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)與僅一個(gè)單個(gè)的不具有測(cè)量結(jié)果的統(tǒng)計(jì)平均的測(cè)量循環(huán)一起使用，但是通過多個(gè)測(cè)量過程和隨后的平均，測(cè)量結(jié)果將通常變得更加可靠。
[0073]在圖3的上部部分中，在自動(dòng)增益微調(diào)之后圖示了窗口比較器功能的階段(比較器循環(huán))。圖3中的最上部信號(hào)曲線dacin對(duì)應(yīng)于DAC的輸入值。在自動(dòng)增益微調(diào)期間信號(hào)cal_g為高并且因此指示自動(dòng)增益微調(diào)何時(shí)發(fā)生。
[0074]在自動(dòng)增益微調(diào)期間，滿刻度值被施加到DAC的輸入。值Sel_adc指示將DAC輸出電壓與參考電壓相比較的附加比較器n+1是活動(dòng)的。現(xiàn)在，作為比較器輸出的函數(shù)，值tr_dac能被遞增或遞減直到附加比較器n+1已經(jīng)檢測(cè)出DAC輸出電壓和參考電壓之間的相交。在該相交期間確定的值tr_dac被稱為z。
[0075]隨著從高到低的cal_g的信號(hào)改變，自動(dòng)增益校正被終止，并且借助于信號(hào)sel_adc,選擇第一通道。在信號(hào)輸入dacin處,期望的較高的閾值Thresh H被施加，同時(shí)先前確定的值z(mì)與通道特定的微調(diào)值tr_dac_l之和被施加到tr_dac。在通道I處的比較器已經(jīng)進(jìn)行評(píng)估之后，較低的閾值Thresh L被施加到DAC的輸入。在第一通道處的比較器的評(píng)估之后，通過對(duì)sel_adc施加值2來選擇第二通道。同時(shí)，對(duì)于微調(diào)放大器，微調(diào)值tr_dac改變?yōu)閦與通道特定的微調(diào)值tr_dac_2之和。這個(gè)過程以依賴于通道η的數(shù)量的η個(gè)數(shù)量的循環(huán)重復(fù)。
[0076]可替代地，通道精確的微調(diào)可以被放棄。在這樣做時(shí)，上閾值作為參考值被施加到全部比較器，并且全部比較器的結(jié)果(coutl-12)被同時(shí)測(cè)量。隨后，下閾值作為參考值被施加到全部比較器并且全部比較器的結(jié)果(coutl-12)被同時(shí)測(cè)量。因此，可以更迅速地實(shí)施用于全部通道的比較器功能。然而，采用該替代的進(jìn)程，針對(duì)每個(gè)通道微調(diào)DAC是不可能的。
[0077]圖3的下部部分描述在自動(dòng)增益微調(diào)之后進(jìn)行的電池電壓測(cè)量的階段，其中順序地在測(cè)量循環(huán)中測(cè)量全部通道是可能的。在自動(dòng)增益微調(diào)之后，對(duì)于每個(gè)所選擇的通道，微調(diào)值tr_dac由值z(mì)和通道特定的微調(diào)值產(chǎn)生。然而，根據(jù)具有上面描述的二分搜索階段和跟蹤階段的ADC算法，DAC輸入值作為施加到相應(yīng)通道的電壓的函數(shù)而產(chǎn)生，并且將結(jié)合圖4和5針對(duì)轉(zhuǎn)換而描述。
[0078]圖3圖示通道號(hào)碼如何在每個(gè)轉(zhuǎn)換之后借助于信號(hào)sel_adC遞增和/或微調(diào)放大器處的微調(diào)值tr_dac如何以通道特定的方式改變。在每個(gè)通道已經(jīng)被測(cè)量一次之后(在第一測(cè)量循環(huán)的終止之后和因此在η個(gè)轉(zhuǎn)換之后)，以通道I開始啟動(dòng)測(cè)量并且再次針對(duì)每個(gè)通道執(zhí)行測(cè)量。該測(cè)量過程可以重復(fù)2Β次，于是執(zhí)行信道特定轉(zhuǎn)換的對(duì)應(yīng)平均。
[0079]在圖4和5中詳細(xì)地描述了一個(gè)測(cè)量通道的電池電壓測(cè)量的階段。在圖4中圖示了二分搜索階段的第一部分，并且在圖5中示出了測(cè)量的二分搜索階段的結(jié)尾和隨后的跟蹤階段。兩個(gè)階段之間的轉(zhuǎn)變由步驟m+1和m+2之間的虛線標(biāo)記，其中在t個(gè)跟蹤步驟后轉(zhuǎn)換被終止。除了已經(jīng)描述的信號(hào)dacin、tr_dac、和sel_adc外，圖4和5還圖不了來自對(duì)應(yīng)通道的比較器輸出cout的信號(hào)曲線和時(shí)鐘信號(hào)elk的時(shí)間曲線。
[0080]在借助于Sel_adc已經(jīng)選擇了通道并且因此適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)值tr_dac已經(jīng)被施加到微調(diào)放大器之后，二分搜索階段以施加滿刻度值(2m)的一半啟動(dòng)。在施加新的輸入值dacin之后，針對(duì)用于下一個(gè)dacin值的時(shí)鐘信號(hào)elk的下一個(gè)下降邊緣的判定來參考比較器輸出。這是在后面的dacin值中的情況區(qū)別的原因:因此，在圖4中，在步驟2中將施加
其中二分搜索階段持續(xù)m+1個(gè)步驟。
[0081]在圖5中，圖示了測(cè)量的二分搜索階段的結(jié)尾和隨后的跟蹤階段。如上面提到的，在圖5中的在步驟m+1和m+2之間的虛線指定從二分搜索階段到跟蹤階段的改變。因此，跟蹤階段至多持續(xù)直到比較器的輸出信號(hào)cout切換并且因此指示有效轉(zhuǎn)換，或者持續(xù)直到已經(jīng)達(dá)到跟蹤階段的步驟的最大數(shù)量。
[0082]在跟蹤階段中，DAC的輸入值dacin作為比較器信號(hào)的函數(shù)在下降elk邊緣時(shí)遞增或遞減，直到在比較器輸出處檢測(cè)到邊緣(即如果coUt_old不對(duì)應(yīng)于cout)。在t數(shù)量的跟蹤步驟后，當(dāng)前通道的轉(zhuǎn)換被終止并且下一個(gè)通道的轉(zhuǎn)換被啟動(dòng)。在圖5中，m指定DAC的位數(shù)并且t指定在跟蹤階段中的跟蹤步驟的數(shù)量。如果DAC包括例如10位，則m=9，并且二分搜索階段在第十步驟后被終止。這意味著二分搜索階段包括與DAC包括位一樣多的步驟。如果例如10位長(zhǎng)度的DAC的輸入值dacin被設(shè)置到其最高值(滿刻度)，則其10位將全部是I并且滿刻度電壓將在DAC的輸出處可用，其中因?yàn)閷?duì)應(yīng)的傳輸比由DAC的輸入值dacin確定,所以滿刻度電壓依賴于電壓值Vref_dac。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在蓄電池和測(cè)量電路中測(cè)量電壓的系統(tǒng)，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)與多個(gè)比較器組合構(gòu)成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)并且被設(shè)計(jì)為確定蓄電池單元的電壓，其中所述比較器在去往個(gè)體蓄電池單元的多個(gè)分離的測(cè)量通道上將由DAC產(chǎn)生的參考電壓與蓄電池單元的電壓相比較。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中提供結(jié)合ADC構(gòu)成去往個(gè)體蓄電池單元的多個(gè)測(cè)量通道的數(shù)字觸發(fā)邏輯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中ADC被設(shè)計(jì)為針對(duì)一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立測(cè)量單元串行地測(cè)量個(gè)體蓄電池單元的電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中，借助于在時(shí)間段內(nèi)執(zhí)行多個(gè)測(cè)量循環(huán)，在準(zhǔn)并行測(cè)量窗口中個(gè)體蓄電池單元的電壓被順序地測(cè)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中測(cè)量電路被設(shè)計(jì)為在蓄電池單元處執(zhí)行窗口比較器功能，其中在多個(gè)比較器循環(huán)中對(duì)于全部測(cè)量通道，過電壓和欠電壓兩者都被順序地檢驗(yàn)以確定個(gè)體蓄電池單元的測(cè)量電壓是否處于特定的電壓窗口內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中測(cè)量電路被設(shè)計(jì)為針對(duì)全部測(cè)量通道并行執(zhí)行窗口比較器功能，其中在第一測(cè)量中，上閾值作為參考值被施加到全部比較器并且全部比較器的結(jié)果被同時(shí)測(cè)量，并且在第二測(cè)量中，下閾值作為參考值被施加到全部比較器并且全部比較器的結(jié)果被同時(shí)測(cè)量。
7.一種用于在蓄電池中借助于測(cè)量電路測(cè)量電壓的方法，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)與多個(gè)比較器組合構(gòu)成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)并且被設(shè)計(jì)為確定個(gè)體蓄電池單元的電壓，其中所述比較器每個(gè)在去往蓄電池單元的分離的測(cè)量通道上將由DAC產(chǎn)生的參考電壓與個(gè)體蓄電池單元的電壓相比較，其中在由多個(gè)跟蹤步驟構(gòu)成的跟蹤階段中，來自DAC的參考電壓被逐次地增加，直到所述參考電壓超過在蓄電池單元處測(cè)量的電壓，于是比較器產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的指示。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在二分搜索階段中首先借助于二分搜索方法限制在蓄電池單元處測(cè)量的電壓的范圍，并且在隨后的跟蹤階段中DAC的參考電壓分別依賴于比較器判定被增加或減少，直到比較器產(chǎn)生參考電壓超過在蓄電池單元處測(cè)量的電壓的對(duì)應(yīng)指/Jn ο
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在跟蹤階段的過程中，借助于在DAC中執(zhí)行的算法，參考電壓被逐步地適配到由DAC的二進(jìn)制分辨率預(yù)先確定的步長(zhǎng)寬度并且因此逼近于在蓄電池單元處測(cè)量的電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中由DAC產(chǎn)生的參考電壓被設(shè)置為在二分搜索階段內(nèi)DAC的最大輸出電壓值的一半，并且逐步地增加或減少直到在蓄電池單元處測(cè)量的電壓被比較器的功能限定。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中跟蹤階段由多個(gè)跟蹤步驟構(gòu)成，并且在每個(gè)跟蹤步驟中由DAC產(chǎn)生的參考電壓與在蓄電池單元處測(cè)量的電壓在比較器中相比較直到參考電壓超過在蓄電池單元處測(cè)量的電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中蓄電池單元借助于串聯(lián)連接被連接到多個(gè)蓄電池塊或蓄電池組。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法,其中借助于關(guān)于蓄電池單兀電壓的合適的比較器抑制電池塊或電池組的總電壓(共模電壓)以便確定相應(yīng)的蓄電池單元的端子之間的差分電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其中測(cè)量電路被設(shè)計(jì)為對(duì)多個(gè)蓄電池單元執(zhí)行過電壓檢測(cè)或欠電壓檢測(cè)。
15.一種用于在蓄電池和測(cè)量電路中測(cè)量電壓的系統(tǒng)，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器與多個(gè)比較器組合構(gòu)成模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)并且被設(shè)計(jì)為在多個(gè)測(cè)量通道上分離地確定個(gè)體蓄電池單元的電壓，其中提供微調(diào)放大器，微調(diào)放大器對(duì)于每個(gè)個(gè)體測(cè)量通道可調(diào)至預(yù)先確定的微調(diào)值，使得由DAC產(chǎn)生的參考值乘以對(duì)應(yīng)的因數(shù)，以便產(chǎn)生用于對(duì)應(yīng)測(cè)量通道的參考電壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中提供被設(shè)計(jì)為將DAC的參考電壓與測(cè)量電路的帶隙電壓相比較的附加比較器，在參考電壓低于帶隙電壓的情況下，增加用于微調(diào)放大器的微調(diào)值并且因此也增加參考電壓，而在參考電壓高于帶隙電壓的情況下，減少用于微調(diào)放大器的微調(diào)值并且因此也減少參考電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中測(cè)量電路被設(shè)計(jì)為在操作期間借助于DAC的一次微調(diào)和/或借助于DAC的自動(dòng)增益誤差校正個(gè)別地補(bǔ)償涉及個(gè)體測(cè)量通道的增益誤差。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中測(cè)量電路被設(shè)計(jì)為借助于附加比較器執(zhí)行增益平衡，其中首先適配DAC的最大值(滿刻度值)并且隨后用比較器執(zhí)行電壓測(cè)量從而避免在電壓測(cè)量期間由DAC引起的增益誤差。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的系統(tǒng)，其中蓄電池單元包括鋰離子(LION)電池和/或蓄電池適合作為用于電動(dòng)車輛的儲(chǔ)能器。
20.一種用于在蓄電池中借助于測(cè)量電路測(cè)量電壓的方法，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括具有多個(gè)比較器的至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，所述多個(gè)比較器每個(gè)通過測(cè)量通道與蓄電池單元連接，其中測(cè)量通道一個(gè)接一個(gè)地并且在多個(gè)測(cè)量循環(huán)中重復(fù)地測(cè)量。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中每個(gè)蓄電池單元的電壓值每個(gè)在多個(gè)測(cè)量循環(huán)中被一個(gè)接一個(gè)地個(gè)別地檢測(cè)，并且其中隨后借助于時(shí)間平均或統(tǒng)計(jì)平均，作為測(cè)量循環(huán)數(shù)量的函數(shù)而產(chǎn)生測(cè)量電壓值的平均值。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中為對(duì)應(yīng)比較器的有效轉(zhuǎn)換對(duì)測(cè)量通道的每個(gè)測(cè)量執(zhí)行具有隨后的跟蹤階段的二分搜索方法。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中作為用于每個(gè)測(cè)量通道的對(duì)應(yīng)比較器的有效轉(zhuǎn)換的結(jié)果，ADC值每個(gè)在加法器中相加并且隨后除以執(zhí)行的測(cè)量循環(huán)的數(shù)量以便得到測(cè)量的電壓的統(tǒng)計(jì)平均值。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中通過在電池電壓的每個(gè)測(cè)量開始時(shí)校正增益誤差，對(duì)測(cè)量電路的測(cè)量準(zhǔn)確度的DAC的增益誤差的影響和用于DAC參考電壓的緩沖器的偏移誤差的影響兩者都被較小或消除。
25.一種用于在蓄電池中借助于測(cè)量電路測(cè)量電壓的方法，所述蓄電池具有多個(gè)蓄電池單元，測(cè)量電路包括具有多個(gè)比較器的至少一個(gè)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，多個(gè)比較器每個(gè)通過測(cè)量通道與蓄電池單元連接，其中每個(gè)蓄電池單元的電壓一個(gè)接一個(gè)地在多個(gè)測(cè)量系列中個(gè)別地檢測(cè)，并且其中隨后通過時(shí)間平均或統(tǒng)計(jì)平均作為測(cè)量系列的數(shù)量的函數(shù)產(chǎn)生測(cè)量的電壓值的平均值。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中對(duì)于η個(gè)數(shù)量的測(cè)量通道執(zhí)行2B個(gè)數(shù)量的測(cè)量系列并且2B個(gè)測(cè)量電壓值借助于加法器相加以進(jìn)行平均并且隨后數(shù)字和值的最后B個(gè)數(shù)位被忽略。
27.一種用于實(shí)施具有可編程閾值的比較器功能的系統(tǒng)，由數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)與多個(gè)比較器組合構(gòu)成，其中在針對(duì)個(gè)體蓄電池單元的多個(gè)分離的測(cè)量通道上比較器將由DAC產(chǎn)生的參考電壓與蓄電池單元的電壓比較。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的系統(tǒng)，其中在測(cè)量通道上順序地執(zhí)行比較器功能。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其中在全部測(cè)量通道上并行地執(zhí)行比較器功能。
【文檔編號(hào)】H03M1/10GK103580694SQ201310345283
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】G.格羅斯, C.凱恩 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司