CN101484820B - 测量电源的参数的设备 - Google Patents

Abstract

一种设备(10)包含数据获取和处理链路(12)。该链路(12)包括第一部件(14)，用于获取由电源电势(VA)与高于该供电电势(VA)的电势(VB)之间的差所定义的电压提供的第一参数。该第一参数是在连接到供电电势(VA)的电路中(20)流动的电流的强度(I)。该链路(12)包括第二部件(24)，用于获取由连接到所述供电电势(VA)的分压桥(28)提供的第二参数。具体而言，所述第二获取部件(24)由地电势(VM)与中间电势(VC)之间的差所定义的电压来供电，所述地电势低于所述供电电势(VA)，所述中间电势(VC)在所述地电势(VM)与所述供电电势(VA)之间。

Description

测量电源的参数的设备

技术领域

本发明涉及一种测量电源(electrical power supply)的参数的设备。更具体地，本发明用于测量机动车用电池的参数，例如强度、电压，或还测量温度。

背景技术

在下面的描述中，获取参数应当是指获取用来定义该参数的电学方面的量值。

在现有技术中已知一种测量参数的设备，该类型的设备包括数据获取和处理链路(chain)，包含：

-第一部件，用于获取由电源电势与高于该供电电势的电势之间的差所定义的电压来提供的第一参数，该第一部件调节(condition)与所述数据对应的电压信号(已知电源处的信号)，该第一部件以供电电势作为参考，该第一参数是在连接到供电电势的电路中流动的、且由连接到所述电路的分路器(shunt)提供的电流的强度，

-第二部件，用于获取由连接到供电电势的分压桥提供的第二参数。

通常，供电电势在电池的正极端，并且由形成电压梯(voltage elevator)的电源部件来提供高于供电电势的电势。

于是，第一获取部件测量分路器端子处与要测量的强度有关的电势差。

因为第一强度获取部件使用供电电势作为参考，所以其对该供电电势周围相对较弱的电势变化敏感，并提供了相对精确的强度测量。

分压桥提供的第二参数例如是由供电电势和地电势之间的差来定义的电压。

获取部件调节与所述数据对应的电压信号，并将它们例如发送到参数数据处理部件。

在现有技术的情况下，第一和第二获取部件被归组为连接到供电电势的第一组件，而处理部件和链路的其他部件、特别是诸如用于与该链路外部的电子体通信的部件被归组为连接到地电势的第二组件中。

这样，由供电电势与更高的电势之间的差所定义的电压来对第一组件供电，而由例如在供电电势和地电势之间的中间电势与地电势之间的差所定义的电压来对第二组件供电。

传统上，第一组件的部件通过适配(adaptation)部件与第二组件的部件交换电压信号。因而，该适配部件用来将电源处的信号的参考电势与接地处的信号的参考电势进行适配，并且反之亦然。

应当在机动车的引擎运行时和该引擎停止时均可以同等地测量电流。

事实上，当引擎停止时，机动车的某些设备被维持在备用状态，以执行例如数据存储的功能，为此，必须向这些设备持续提供电流。

因此，希望即使当引擎停止时也测量电流，以便检测到例如与处于备用的这些电子设备中的一个的任何故障有关的电流的任何异常消耗。

因此，特别是当引擎停止时，电压梯必须向第一获取部件并因此向第一组件的部件持续供电，这导致存在由于电流的过量消耗而使得电池耗尽的风险。

发明内容

本发明的具体目的是提出一种测量设备，其具有有限的电流消耗，但仍然能够确保对使用中的电流强度的精确测量。

为达到该效果，本发明的目的在于一种前述类型的测量设备，其特征在于：第二获取部件由地电势与中间电势之间的差所定义的电压来供电，所述地电势低于供电电势，所述中间电势在所述地电势与所述供电电势之间，并且所述第二获取部件用来调节与所述数据对应的、已知为接地处的信号的电压信号，且该第二获取部件以所述地电势作为参考。

因为所述第一获取部件使用所述供电电势作为参考，所以对该供电电势周围的电势中的相对较小的差异的获取提供了对电流强度的相对精确测量。

此外，有益的是，不需要以供电电势作为参考电势的第二获取部件由中间电势与地电势之间的差所定义的电压来供电，并因此不再需要由电压梯来供电。

所以，限制了链路的部件的电流消耗，而无需减低参数测量的精度。

一种根据本发明的测量设备可以额外包括一个或多个下述特征：

-所述第二参数是由所述供电电势与所述地电势之间的差所定义的电压，该电压被分压桥提供给所述第二获取部件；

-所述第二参数是由所述分压桥提供给所述第二获取部件的温度，所述分压桥包括至少一个热敏电阻器；

-所述链路还包括用于处理至少所述第一参数、由所述地电势与所述中间电势之间的差所定义的电压供电的部件；

-所述链路包括用于与该链路外部的电子设备通信的部件，该通信部件由所述地电势与所述中间电势之间的差所定义的电压来供电；

-所述链路包括用于将所获取的强度与预定强度阈值进行比较、由所述供电电势与高于该供电电势的电势之间的差所定义的电压来供电的部件，所述比较部件取决于所获取的强度在阈值以上/以下，而用来调节电压信号以激活/去激活由所述地电势与所述中间电势之间的差所定义的电压供电的、链路的至少一个部件，该信号以所述供电电势为参考；

-所述链路还包括适配部件，以下述方式将所述链路的第一组部件和所述链路的第二组部件连接，以使得将电源处的信号的参考电势适配到地处的信号的参考电势并且反之亦然，其中所述链路的第一组部件包括至少第一获取部件，由所述供电电势与大于该供电电势的电势之间的差所定义的电压来对该第一组的每个部件供电，并且所述链路的第二组部件包括至少第二获取部件，由所述地电势与所述中间电势之间的差所定义的电压来对该第二组的每个部件供电；

-所述设备包括半导体芯片，其中布置为链路的第一组和第二组部件；

-所述设备包括第一和第二半导体芯片，在所述第一和第二半导体芯片中分别分布所述链路的第一组和第二组部件；

-所述设备包括第一和第二半导体芯片，该每个芯片包含连接到链路的部件的线路，所述第二芯片的线路小于所述第一芯片的线路；

-所述供电电势是机动车的电池的正极端；

-所述中间电势由形成电压调节器的电源部件来提供，所述电压调节器由所述供电电势与所述地电势之间的差所定义的电压来供电；

-所述电压调节器通过电压滤波部件连接到所述供电电势；

-高于所述供电电势的电势由形成电压梯的电源部件来提供，所述电压梯由所述供电电势与所述地电势之间的差所定义的电压来供电；

-所述电压梯通过电压滤波部件连接到所述供电电势。

附图说明

通过阅读下面的描述将更好地理解本发明，仅仅是通过示例的方式并参照附图而给出了所述描述，在附图中：

图1是根据本发明的测量设备的图；

图2是图1中的设备的变型的图。

具体实施方式

图1是根据本发明的用于测量参数的设备，以通用标记10来指示。

更具体而言，该设备10用于测量机动车(未示出)的电池的参数。

设备10包括数据获取和处理链路12。

具体地，链路12包括用于获取第一参数的第一部件14。

该第一获取部件14由电源电势VA与高于该供电电势VA的电势VB之间的差所定义的电压来供电。

在所描述的示例中，供电电势VA是机动车的电池的正极端，且具有大约12V的值。

高于该供电电势VA的电势VB是由形成电压梯的电源部件16提供的，并且例如具有大约18V的值。电压梯16例如是电荷泵型。

电压梯16由供电电势VA与地电势VM之间的差所定义的电压供电。在所描述的示例中，地电势VM是电池的负极端。

优选地，电压梯16和获取部件14通过电压滤波部件18而连接到供电电势VA。

该滤波部件18在其输出处提供滤波后的供电电势，以保护电压梯16和由该电压梯16供电的或者连接到供电电势VA的链路12的部件避免遭受电势VA中不合时宜的变化(诸如过压、突然断电(cut-outs)等)的影响。

第一参数是在连接到电池的正极端的电路20中流动的电流强度I。

为此，链路12包括连接到电路20和第一获取部件14的分路器22。该分路器具有例如100μΩ的电阻值。

因此，第一获取部件14获得由分路器22端子的电势差所定义的电压U1，以本领域所公知的方式，该电压U1与要测量的强度I成比例。

链路12还包括用于获取第二参数的第二部件24。

根据本发明，第二获取部件24由处于滤波后的供电电势VA和地电势VM之间的中间电势VC与地电势VM之间所定义的电压来供电。

优选地，中间电势VC由形成电压调节器的电源部件26来提供。所述电压调节器26由供电电势VA与地电势VM之间的差所定义的电压来供电。

以与电压梯16类似的方式，调节器26通过滤波部件18连接到供电电势VA，以保护调节器26以及由该调节器26供电的链路12的部件。

更具体而言，第二参数是由供电电势VA和地电势VM之间的差所定义的电压U，并且在第二获取部件24处由连接到供电电势VA的分压桥28提供。

这样，以传统方式并如图中所示，分压桥28包括两个电阻器R1和R2。第二获取部件24用来测量由电阻器R2端子处的电势差所定义的电压U2。该电压U2与要测量的电压U成比例。

第二参数可以是温度。在这种情况下，如果必要，设备10可以包括另一个分压桥(未示出)。该另一个分压桥例如包括热敏电阻器。于是，第二获取部件24用来测量由热敏电阻器端子处的电势差所定义的电压，以便获得温度。

根据本发明，第一获取部件14和第二获取部件24用来调节与数据对应的电压信号。

具体而言，受第一获取部件14调节的电压信号以滤波后的供电电势VA为参考，是已知为电源处的信号。受第一部件14调节的电源处的该信号例如对应于所获取的强度I的数字数据。

另一方面，受第二获取部件24调节的电压信号以地电势VM为参考，并且是已知为地处的信号。受第二部件24调节的地处的该信号例如对应于所获取的电压U或者可以是所获取的温度的数字数据。

为了处理来自电压信号的数字数据，链路12还包括用于处理所测量的参数的数据的部件30。例如，处理部件30包括微控制器。

具体地，处理部件30能够使得计算所获取的参数的不同值之间的平均值。

该处理部件30由中间电势VC与地电势VM之间的差所定义的电压来供电。

链路12还包括用于与该链路12外部的电子设备(未示出)通信的部件32。

优选地，该通信部件32由中间电势VC与地电势VM之间的差所定义的电压来供电，并且其连接到处理部件30。

此外，链路12包括用于将所获取的强度I与强度的预定阈值进行比较的部件36。

比较部件36由供电电势VA与高于该供电电势VA的电势VB之间的差所定义的电压来供电。

优选地是，比较部件36也通过滤波部件18连接到供电电势VA。

因此，比较部件36由滤波后的供电电势VA与更高的电势VB之间的差所定义的电压来供电，所述信号以已知为是电源处的信号的供电电势VA为参考。

该比较部件36取决于所获取的强度I在阈值以上/以下，而用来调节用于激活/去激活至少一个由中间电势VC和地电势VM之间的差所定义的电压供电的链路12的部件的电压信号。

可以由比较部件36调节的电压信号来激活或去激活的链路12的部件例如是第二获取部件24或者处理部件30。

第一获取部件14和比较部件36形成链路12的第一组部件E1，该第一获取部件14和比较部件36由滤波后的供电电势VA与高于该供电电势的电势VB之间的差所定义的电压来供电。

具体而言，在第一组E1中，第一获取部件14和比较部件36以这样的方式互相连接：即彼此交换以滤波后的供电电势VA(已知为电源处的信号)为参考的电压信号。

第二获取部件24、处理部件30和通信部件32形成链路12的第二组部件E2，上述部件由中间电势VC与地电势VM之间的差所定义的电压来供电。

具体而言，在该第二组E2中，处理部件30与第二获取部件24和通信部件32连接在一起，以彼此交换以地电势VM(已知为地处的信号)为参考的电压信号。

此外，为了使得能够在第一组部件E1和第二组部件E2之间交换信号，链路12包括与第一组E1和第二组E2互相连接的适配部件38是有益的。在所描述的示例中，适配部件38与比较部件36和处理部件30互相连接。

有益的是，适配部件38使得将电源处的信号的参考电势适配到地处的信号的参考电势，并且反之亦然。

因此，在该示例中，适配部件38首先连接滤波后的供电电势VA，其次连接到地电势VM，这使得其能够将电源处的信号的参考电势适配到地处的信号的参考电势，并且反之亦然。

在所描述的示例中，设备10包括半导体芯片P，其被归组为链路12的第一组部件E1和链路12的第二组部件E2，所述第一组E1由供电电势VA与高于该供电电势VA的电势VB之间的差所定义的电压来供电，且第二组E2由地电势VM与中间电势VC之间的差所定义的电压来供电。

在图2示出的第一变型中，测量设备10包括第一半导体芯片P1和第二半导体芯片P2，其每个芯片包括与链路12的部件相关的线路，第二芯片P2的线路小于第一芯片P1的线路。

例如，第一芯片P1包括电阻器R1、R2、第一获取部件14和第二获取部件24、调节器部件26、通信部件32、比较部件36和适配部件38，这些部件需要相对较大的刻蚀线路，特别是为了对这些部件供电或者此外为了获得相对较高的电流的强度或电压。第二半导体芯片P2包括至少一个微控制器30，该部件需要相对较小的刻蚀线路。

在该示例中，分路器22和滤波部件18被布置在两个半导体芯片P1和P2的外部。

在未示出的第二变型中，分别在第一半导体芯片P1和第二半导体芯片P2上分布链路12的第一组部件E1和链路12的第二组部件E2，所述第一组E1由供电电势VA与高于该供电电势VA的电势VB之间的差所定义的电压来供电，且第二组E2由地电势VM与中间电势VC之间的差所定义的电压来供电。

然后，下面将描述与本发明有关的设备10的功能的原理性方面。

首先，考虑当车辆的引擎停止(车辆停泊)时。在这种情况下，因为仅仅向处于备用的机动车的电子设备供电，所以从车辆的电池中汲取的电流相对较低，且在电路20中流动的电流强度I低于预定阈值。

因此，电压梯16仅对比较部件36和第一获取部件14供电，以使得能够持续地测量电流强度I。

当机动车的引擎运行(车辆起动或行驶)时，激活需要较高强度供电电流的车辆的特定电子设备。于是电流强度I在阈值以上，所以比较部件36调节电压信号以激活处理部件30。然后处理部件30由电压调节器26来供电。

链路12的第二组E2的某些部件、特别是第二获取部件24和通信部件32也被例如处理部件30所激活，并由电压调节器26供电。

当在电路20中流动的电流强度I在阈值以下时，比较部件36调节电压信号以去激活处理部件30。然后，该处理部件30去激活第二获取部件24和通信部件32。

本发明利用了下述事实：即只有链路12的一些部件、特别是第一获取部件14、比较部件36和适配部件38需要以滤波后的供电电势VA作为参考电势，这使得具有了精确的强度测量。其他部件、特别是第二获取部件24以地电势VM作为参考电势，并因此由中间电势VC和所述地电势VM之间的差所定义的电压来供电。

有益的是，链路12的不同部件通过适配部件38而彼此交换电压信号。

借助于根据本发明的测量设备10，限制了特别是当引擎停止时从电池中汲取的电流，同时仍然保持了对强度I的相对较高精度的测量。

Claims (15)

1.一种用于测量参数的设备(10)，该设备包含数据获取和处理链路(12)，该链路(12)包括：

-第一部件(14)，用于获取由电源电势(VA)与高于该供电电势(VA)的电势(VB)之间的差所定义的电压提供的第一参数，该第一部件(14)用于调节与所述数据对应的电压信号，已知其为电源处的信号，该第一部件(14)以供电电势(VA)作为参考，该第一参数是在连接到供电电势(VA)的电路中(20)流动的、且由连接到所述电路(20)的分路器(22)提供的电流的强度(I)，

-第二部件(24)，用于获取由连接到所述供电电势(VA)的分压桥(28)提供的第二参数，

其特征在于，所述第二获取部件(24)由地电势(VM)与中间电势(VC)之间的差所定义的电压来供电，所述地电势低于所述供电电势(VA)，所述中间电势(VC)在所述地电势(VM)与所述供电电势(VA)之间，并且所述第二获取部件(24)用来调节与所述数据对应的、称为地处的信号的电压信号，且该第二获取部件(24)以所述地电势(VM)作为参考。

2.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述第二参数是由所述供电电势(VA)与所述地电势(VM)之间的差所定义的电压(U)，该电压(U)被分压桥(28)提供给所述第二获取部件(24)。

3.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述第二参数是由所述分压桥提供给所述第二获取部件(24)的温度，所述分压桥包括至少一个热敏电阻器。

4.根据权利要求1至3中的任何一个所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述链路(12)还包括用于处理至少所述第一参数、由所述地电势(VM)与所述中间电势(VC)之间的差所定义的电压供电的部件(30)。

5.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述链路包括用于与该链路(12)外部的电子设备通信的部件(32)，该通信部件(32)由所述地电势(VM)与所述中间电势(VC)之间的差所定义的电压来供电。

6.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述链路(12)包括用于将所获取的强度(I)与预定强度阈值进行比较、由所述供电电势(VA)与高于该供电电势(VA)的电势(VB)之间的差所定义的电压来供电的部件(36)，所述比较部件(36)取决于所获取的强度(I)在阈值以上/以下，而用来调节电压信号以激活/去激活由所述地电势(VM)与所述中间电势(VC)之间的差所定义的电压供电的、链路(12)的至少一个部件，该电压信号以所述供电电势(VA)为参考。

7.根据权利要求1个所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述链路(12)还包括适配部件(38)，以下述方式将所述链路(12)的第一组部件(E1)和所述链路(12)的第二组部件(E2)连接，以使得将电源处的信号的参考电势适配到地处的信号的参考电势并且反之亦然，其中所述链路(12)的第一组部件(E1)包括至少第一获取部件(14)，由所述供电电势(VA)与大于该供电电势(VA)的电势(VB)之间的差所定义的电压来对该第一组(E1)的每个部件供电，并且所述链路(12)的第二组部件(E2)包括至少第二获取部件(24)，由所述地电势(VM)与所述中间电势(VC)之间的差所定义的电压来对该第二组(E2)的每个部件供电。

8.根据权利要求7所述的用于测量参数的设备(10)，包括半导体芯片(P)，其被布置为所述链路(12)的第一组部件(E1)和第二组部件(E2)。

9.根据权利要求7所述的用于测量参数的设备(10)，包括第一半导体芯片(P1)和第二半导体芯片(P2)，在所述第一半导体芯片(P1)和第二半导体芯片(P2)中分别分布所述链路(12)的第一组部件(E1)和第二组部件(E2)。

10.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，包括第一半导体芯片(P1)和第二半导体芯片(P2)，该每个芯片包含连接到链路(12)的部件的线路，所述第二芯片(P2)的线路具有比所述第一芯片(P1)的线路更小的尺寸。

11.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述供电电势(VA)是机动车的电池的正极端。

12.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述中间电势(VC)由形成电压调节器(26)的电源部件来提供，所述电压调节器(26)由所述供电电势(VA)与所述地电势(VM)之间的差所定义的电压来供电。

13.根据权利要求12所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述电压调节器(26)通过电压滤波部件(18)连接到所述供电电势(VA)。

14.根据权利要求1所述的用于测量参数的设备(10)，其中，高于所述供电电势(VA)的电势(VB)由形成电压梯(16)的电源部件来提供，所述电压梯(16)由所述供电电势(VA)与所述地电势(VM)之间的差所定义的电压来供电。

15.根据权利要求14所述的用于测量参数的设备(10)，其中，所述电压梯(16)通过电压滤波部件(18)连接到所述供电电势(VA)。

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