CN108693399A - 补偿分流漂移的电流测量技术 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及补偿分流漂移的电流测量技术。描述了各种电流测量技术，可以补偿分流电阻的漂移。确定例如耦合到电池端子的分流电阻器的电阻可以包括：引入与双系统斩波方案的斩波相位同步的已知信号；在主信号路径中斩断已知信号；以及明确地提取并行的附加信号解除处理路径中的已知信号。

Description

补偿分流漂移的电流测量技术
技术领域
本公开涉及电流测量设备和方法。
背景技术
在基于分流器的电流测量装置中，通过将已知的低电阻“分流器”与待测电流串联，然后测量串联分流器两端的电压来测量电流。欧姆定律的应用(电流(I)＝电压(V)/电阻(R))将产生流经分流器的电流。电流测量的精度取决于电压测量的准确度和分流器本身的电阻精度。
通常，系统在出厂时已经过校准，其中可以包括多个温度点的温度补偿，以补偿分流器的温度影响。对于汽车应用，通常使用单个温度校准。然而，在分流器的终生使用中，其值可以不受温度影响而改变，这可能是不可预测的。此外，在典型应用中，通过分流器的电流持续受到监控，这可能会对监控分流器本身带来挑战。该分流器通常具有小于1欧姆的电阻，这可能增加进一步的挑战。
发明内容
本公开描述了可用于监测分流电阻的值同时还监测流过分流管本身的电流的主要测量的技术。
在一些方面中，本公开涉及一种确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的方法。该方法包括：在输入信号线上接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；在第一转换周期内：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；去斩波所述第一数字信号；使用第一信道对去斩波的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号；和使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定第二输出信号。该方法还包括：通过分流电阻器施加电流。该方法还包括：在第二转换周期内，在施加电流流过分流电阻器的情况下：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号、偏移误差和由施加的电流产生的电压的组合以产生第二数字信号；去斩波第二数字信号；使用所述第一信道对去斩波的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号；和使用所述第二信道对所述第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号。该方法还包括使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻。
在一些方面中，本公开涉及用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备。该设备包括：刺激源，被配置为耦合到输入信号线；输入斩波开关网络，被配置为耦合到所述输入信号线和所述刺激源并且被配置为接收和斩波对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；测量通道电路，具有输出并被配置为接收斩波的输入信号并在输出处产生数字输出信号；耦合到所述测量通道电路的输出的第一输出通道电路，所述第一输出通道包括：输出斩波开关网络，被配置为耦合到所述测量通道电路的输出并被配置为对所述数字输出信号进行去斩波；和第一数字滤波器，被配置为接收去斩波的数字输出信号；和第二输出通道电路，与所述第一输出通道电路并联并耦合到所述测量通道电路的输出，所述第二输出通道包括被配置为接收数字输出信号的第二数字滤波器，其中在第一转换周期内，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，其中在第二转换周期内在存在通过分流电阻器施加的刺激的情况下，所述第一数字滤波器被配置为确定第三输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第四输出信号，该设备还包括配置为使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻的处理器。
在一些方面中，本公开涉及用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备。该设备包括：构件，用于在输入信号线上接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；在第一转换周期内：构件，用于斩波接收的输入信号；构件，用于转换斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；构件，用于去斩波所述第一数字信号；构件，用于使用第一信道对去斩波的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号；和构件，用于使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定第二输出信号；构件，用于通过分流电阻器施加电流；在第二转换周期内，在施加电流流过分流电阻器的情况下：构件，用于斩波接收的输入信号；构件，用于转换斩波的输入信号、偏移误差和由施加的电流产生的电压的组合以产生第二数字信号；构件，用于去斩波第二数字信号；构件，用于使用所述第一信道对去斩波的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号；和构件，用于使用所述第二信道对所述第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号；和构件，用于使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻。
本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。它并不打算提供对本发明的排他或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
图1是可以实现本公开的各种技术的智能电池传感器的示例的框图。
图2是可以实施本公开的各种技术的测量单元的前端电路部分的示例的框图。
图3是可以实现本公开的各种技术的前端电路的一部分的示例的框图。
图4是斩波时序图的一个例子。
图5是描绘使用本公开的各种技术的示例转换序列和结果输出的概念图。
图6是图3的第一斩波阶段期间的前端电路的一部分。
图7是图3的示例前端电路在第二斩波阶段期间的一部分。
图8是描绘确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的示例方法的流程图。
图9是使用4-线测量构造在第一斩波阶段期间图3的前端电路的一部分。
图10是在使用4-线测量构造的第二斩波阶段期间图9的前端电路的一部分。
图11是在使用3-线测量构造的第一斩波阶段期间图3的前端电路的一部分。
图12是在使用3-线测量构造的第二斩波阶段期间图3的前端电路的一部分。
在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。举例来说，附图通常以举例的方式而非限制性地说明本文件中所讨论的各种实施例。
具体实施方式
在智能电池感应(IBS)应用中，电池的健康状态(SOH)、充电状态(SOC)和功能状态(SOF)可以通过在各种操作模式下直接测量电池电压并且还测量由电池输送的电流。电流通常是通过将电流分流器与电池端子之一串联并测量其两端的电压来测量。欧姆定律的应用(电流(I)＝电压(V)/电阻(R))可以导出电流。但是，为了使电流测量准确，应准确知道电流分流器的电阻。最初，可以在工厂车间测量分流器，然后可以对分流器进行偏置/增益校准。一旦包含关闭的部件在与电池连接的现场外出现，则没有有效的方法来监视分流器本身的值，因为在现场总是有流过分流器的未知电流(电池电流)。
为了测量场中的分流，可以将已知的刺激电流施加到分流器，并且可以测量已知刺激的效果。复杂性在于已经有流过分流器的未知电流可以使得这种分流测量不实用，除非未知电流和所施加的已知刺激电流彼此可区分。
如以下详细讨论的，本公开描述了各种电流测量技术以补偿分流电阻中的漂移。例如，本公开描述了用于确定例如耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的技术，该分流电阻器可包括引入与双系统斩波方案的斩波相位同步的已知信号，将已知信号斩出主信号路径，并且在并行的附加信号解除处理路径中明确地提取已知信号。
图1是可以实现本公开的各种技术的智能电池传感器的示例的框图。在图1所示的非限制性示例系统中，智能电池传感器10可以用于汽车应用中。在图1中，传感器10可以耦合到车辆电池12。传感器10可以包括控制器11，控制器11可以包括电压调节器14、配置为耦合到总线18和处理器20的总线接口16。处理器20可以控制传感器的测量单元22。在一些示例性实施方式中，例如，闪存控制器可以控制处理器20对EEPROM/闪存的访问。传感器10可以耦合到电池12的正极端子24和负极端子26，由此允许测量单元22在其输入端V+和V-处接收电池电压的表示并从中确定电池12的电压(图1中的“UBat”)。
来自电池12的电流可以通过汽车底盘或车身28返回。如图1所示，分流电阻器30可以连接在车身28和电池12的负极端子26之间。传感器10可以跨分流电阻器30耦合，由此允许测量单元22在其输入I+和I-处接收分流电阻器上的电压的表示。利用电压，测量单元22可以确定流过分流电阻器30的电流，例如电池电流(图1中的“IBat”)。
在一些示例性实施方式中，可以使用电池12的正极端子24来代替负极端子26。
如下面详细描述的那样，测量单元可以在斩波周期的相位中通过分流电阻器30注入已知信号，例如电流，在主信号路径中剔除已知信号，并且在并行的附加信号解除处理路径中明确提取已知信号。
图2是可以实现本公开的各种技术的测量单元22的前端电路部分的示例的框图。特别地，测量单元22(图1)的前端电路部分32可以包括测量通道电路34，例如电流或电压测量，其可以包括可编程增益放大器36(PGA)、缓冲器38(BUF)以及模数转换器40(ADC)。在一些示例配置中，测量单元22可以包括例如位于PGA之前的电平移位器(未示出)，用于将电压电位升高到低于地电位。以下参照图3描述测量信道34，其中可以使用斩波方案来实现本公开的各种技术。
斩波过程是消除例如可能导致测量误差的不需要的偏移电压漂移的有效技术。斩波可以有效地消除包括DC噪声在内的低频噪声，其可能是由于系统中偏移电压漂移造成的误差源，因为切断过程在很大程度上依赖于在测量周期的整个周期内相等的偏移漂移。偏移电压漂移可能由各种因素引起，如温度变化、物理压力、一般寿命磨损或其他机制。例如对于至少大部分信号路径，在系统级切断可允许系统引入的偏移误差的变化被抵消并从信号路径去除，从而允许从测量系统中提取感兴趣的信号。
图3是可以实现本公开的各种技术的前端电路32的一部分的示例的框图。电路32可以包括两个斩波开关网络，即输入斩波开关网络42和输出斩波开关网络44(或“去斩波网络”42)。输入斩波开关网络42可以被称为“斩波开关”，并且输出斩波开关网络44可以被称为“去开关开关”并作为输出去斩波开关网络44。为了清楚起见，开关网络的各个开关未被描述。
一般来说，输出斩波开关网络44的目的是恢复输入斩波开关网络42对信号造成的前端斩波周期的极性变化，符合下述数学表达式。这种后端极性恢复可以用许多不同的方式进行。例如，输出斩波开关网络可以简单地将数字信号乘以-1。在包括Σ-Δ调制器的特定示例中，输出斩波开关网络44可以是反相器，其中反相来自调制器的比特流有效地反转比特流中的比特的极性。
作为另一个例子，实际信号路径可以在后端倒置，就像在前端的开关一样，通常在使用模拟滤波器的地方。这可以是具有以下模拟滤波器的方案。任何偏移量可以在斩波阶段平均。无论是乘以-1，倒置还是开关的结果，由输出斩波开关网络44引起的后端极性恢复将在本公开中通常称为“去斩波”。
每个斩波开关网络42、44可以被配置为接收斩波信号46，该斩波信号可以控制相应斩波开关网络的操作。众所周知，在接收到斩波信号46时，可以替代地反转对斩波开关网络例如输入斩波开关网络42的输入。示例时序图在下面关于图4示出和讨论。
在图3中，测量通道电路34可以包括用于放大来自输入斩波开关的调制信号的可编程增益放大器36、缓冲器38和被配置为将模拟输入信号转换为数字信号的模数转换器(ADC)40。ADC 40可以包括delta-sigma ADC、流水线ADC、逐次逼近例程(SAR)ADC、流水线SAR ADC以及其他ADC。
还描述了代表测量通道电路34的不希望的偏移误差的偏移误差源Vos48。偏移误差可能由例如多路复用器连接、放大器偏移、输出开关、热偏移漂移等引起。
测量通道电路34的输出50可以耦合到两个并行输出通道。在第一输出通道52(完全截断的通道)中，测量通道电路34可以通过输出去斩波开关网络44耦合到第一数字滤波器54。在与第一输出通道52并联的第二输出通道56(部分斩波通道)中，测量通道电路34可以耦合到第二数字滤波器58而不耦合到去斩波开关网络。在一些例子中，第一和第二数字滤波器54、58可以是单独的“数字实体”，其保持信号路径信息在其自身内部分离。
在一些例子中，第一和第二数字滤波器可以耦合到测量单元22(图1)的处理器60或形成它的一部分。处理器60可以使用输出信号Vout1和Vout2来确定分流电阻器的电阻等，并且在61处输出结果。
测量通道电路34可以在输入信号线62上接收输入信号“Vindiff”(本发明中也称为“Vin”)。例如，输入信号Vindiff可以对应于分流电阻器两端的电压，例如，图1的分流电阻器30两端的电压。在图3中，测量通道电路34的差分输入可以通过输入斩波开关网络42(或“斩波网络”42)连接到输入信号线62。
根据本公开并在下面更详细地描述，可以在输入信号线上应用图3中描绘为“Vosk”的已知偏移信号。也就是说，可以使用已知的激励或激励来激励外部电流分流电阻器，从而可以将额外的分流相关偏移引入到测量系统中。该激励Vosk可以与不想要的(和未知的)偏移电压Vos同相地加到第一和第二输出通道上。通过人工引入已知的刺激偏移Vosk，例如在输入斩波开关网络42的右侧，它可以在完全切碎的路径上被去除，例如第一输出通道，因为它看起来像偏移Vos的另一个版本。已知信号仅表示对偏移电压Vos的静态加法。通过与斩波相位同步地施加已知信号，已知信号的影响可以与未知的偏移电压Vos抵消。
在没有斩波/反转的情况下引入并行输出路径可以允许提取由新引入的已知信号引入的效应。换句话说，已知刺激的效果可以在主信号路径中被截断，但是通过另外的信号处理路径并行提取。使用两个输出路径/通道和两个转换周期，可以确定输入电压Vindiff和偏移电压Vos，由此允许例如并联测量电池电流的电流分流器的电阻，或在时间上与电池电流测量同时进行，或者不中断主电池电流测量本身。
图4是斩波时序图的一个例子。斩波信号CHOP和CHOP'可以由时钟发生器控制，可以用来减少或消除存在的任何不希望的偏移误差。CHOP和CHOP'可以作为免费信号来驱动需要互补信号的NMOS和PMOS开关。
当CHOP信号为高电平(相位“A”)时，差分输入信号可以在不倒置的情况下耦合到图3的测量通道电路34，并且测量通道电路34的输出端50可以在不倒置的情况下耦合到第一和第二数字滤波器54、58。当CHOP信号为高电平(相位“B”)时，差分输入信号可以与测量通道电路34反相，并且测量通道电路34的输出端50可以与第一数字滤波器54相反地耦合。
图5是描绘使用本公开的各种技术的示例转换序列和结果输出的概念图。图5描述了两个转换序列或周期，每个序列包括一个Chop0和一个Chop1阶段。图3的第一和第二输出通道的输出在两个阶段“Chop0”和“Chop1”中的每一个阶段被描绘。第一输出通道是一个“完全斩波”的通道，因为它被斩波和去斩波，而第二输出通道是一个“部分斩波”通道，因为它仅在前端被斩波(不去斩波)。此外，斩波是指前端开关的动作，例如图3的输入斩波开关网络42，而去斩波是指后端开关(例如图3的输出斩波开关网络44)上的反向互补动作。在第一转换序列期间并且在施加已知偏移之前，第一输出通道的输出Vout1在第一相Chop0之后是(Vin+Vos)并且在第二相Chop1之后是(Vin-Vos)。根据这两个输出结果，图1的测量单元22可以确定Vin。
类似地，并且在相同转换序列期间并且在施加已知偏移之前，第二输出通道的输出Vout2在第一相Chop0之后是(Vin+Vos)并且在第二相Chop1之后是(-Vin+Vos)。根据这两个输出结果，图1的测量单元22可以确定Vos。
在第二转换序列期间和施加已知偏移Vosk之后，第一输出通道的输出Vout1在第一相Chop0之后是(Vin+Vos+Vosk)，并且在第二相Chop1之后是(Vin-Vos-Vosk)。根据这两个输出结果，图1的测量单元22可以确定Vin，如以下等式1和2所示：
Vout1＝(Vin-(-Vin)+Vos-Vos+Vosk-Vosk)/2 等式1
Vout1＝Vin 等式2
类似地，在第二转换序列期间并且在施加已知偏移Vosk之后，第二输出通道的输出Vout2在第一相位Chop0之后是(Vin+Vos+Vosk)并且在第二相位Chop1之后是(-Vin+Vos+Vosk)。根据这两个输出结果，图1的测量单元22可以确定(Vos+Vosk)，如以下等式3和4所示：
Vout2＝(Vin+(-Vin)+Vos+Vos+Vosk+Vosk)/2 等式3
Vout2＝Vos+Vosk 等式4
如上所述，在第一转换序列之后确定偏移电压Vos，从而允许测量单元22确定等式4的偏移电压Vosk。偏移电压Vosk可以使用已知值的精确电流源产生。此外，偏移电压Vosk是分流电阻器上的电压降。使用欧姆定律，分流电阻器的电阻可以由确定的偏移电压Vosk和电流源的已知值确定。以这种方式，可以连续或周期性地确定分流电阻器的值，从而提高电池电流测量的准确性。
如上所述，Vos和Vosk的分离可以在两个完整的转换周期上进行。在一些例子中，可以使用多个转换周期来迭代地确定Vosk的多个值，由此可以确定Vosk的平均或其他集中趋势。通常，Vos和Vosk很小，为了从测量中的噪声中提取它们的值，可以使用平均值。
图6是在第一斩波阶段期间图3的示例前端电路32的一部分。在第一斩波阶段，例如相位Chop0期间，具有未知值“iSignal”的电池电流流过具有“rShunt”电阻的分流电阻器30，例如图1的分流电阻器30。“刺激源64，例如电流源，可以在不通过第一斩波开关网络42反转的情况下耦合，并且可以在与”iSignal“相位产生电压的同时施加刺激，例如已知值“iSrc”的电流，从而在分流电阻器30上产生iSrc*rShunt＝Vosk的电压降。
在一些示例性实施方式中，4线测量系统可以用来抵消由信号路径串联电阻引起的信号路径中不需要的电压降，从而提高准确度。例如，在图6中，4线测量系统可以包括耦合到分流电阻器30的第一端子的第一对导线66和耦合到分流电阻器30的第二端子的第二对导线68。电流源64可以使用四根导线中的两根导线施加电流，另外两根导线可以用于执行测量。
在使用4线测量系统的一些示例实现中，电流源64可以耦合在输入斩波开关网络42的左侧。在至少一个这样的实现中，(图1的)测量单元22可以控制电流源，使得电流源的极性可以在交替的斩波相之间反转。例如，在图6中，在Chop0期间，已知值的电流可以是“iSrc”，而在第二斩波阶段，例如图7的Chop1，已知值的当前值可以是“-iSrc”。图9和10中示出了4-线测量构造的示例。
图7是图3的前端电路在第二斩波阶段期间的一部分示例。电流源64可以通过第一斩波开关网络42与反相耦合，并且可以与“iSignal”反相地施加已知值“iSrc”的电流。也就是说，由于输入斩波开关网络42在第二斩波阶段的作用，iSrc和iSignal具有相反的极性。因此，偏移电压Vosk＝iSrc*rShunt仍然与未知的偏移电压Vos同相，并且可以在第一输出通道，例如完全斩波的通道上被消除，如以上关于图5的转换序列图所描述的。
在一些示例性实施方式中，例如当分流电阻器的一个端子接地时，将电流推入接地端子在实践中可能带来挑战。例如，在如图7所示的配置中，如果端子耦合到地，将“iSrc”推入分流电阻器30的端子可能是具有挑战性的。在一些这样的配置中，可能期望在电流被推入分流电阻器的未接地端子(例如，图6的Chop0)的斩波阶段期间替代地应用“iSrc”。然后，在改变斩波阶段(例如交替Chop0阶段)期间，测量单元可以反转“iSrc”的极性。这样的配置将产生与上面关于图5描述的结果类似的结果。
图8是描绘确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的示例方法的流程图。在图8的方法70中，在方框72处，例如图1的测量单元22的电路可以接收输入信号，例如差分电压信号(Vin或Vindiff)，其可以对应分流电阻器(例如图1的分流电阻器30)两端的电压。在框74和在第一转换周期内，例如图5的第一转换周期，方法70可以包括例如经由图3的输入斩波开关网络42的斩波接收的输入信号。
方法70可以包括转换斩波的输入信号和偏移误差的组合，例如图3的Vos，以便在输出端50例如使用图3的ADC40产生第一数字信号。方法70可以包括反转第一数字信号，例如使用图3的输出斩波开关网络44。方法70可以包括使用第一输出通道来对反相的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号。例如，使用完全截断的通道，测量单元22可以使用图3的第一数字滤波器54对反相的第一数字信号进行滤波，以确定Vout1＝(Vin-Vos)的第一输出信号。
方法70可以包括使用第二输出信道来过滤第一数字信号以确定第二输出信号。例如，使用部分截断的通道，测量单元22可以使用图3的第二数字滤波器58来对第一数字信号进行滤波以确定Vout2＝(-Vin+Vos)的第二输出信号。
在框76处，方法70可以包括在输入信号线上施加通过分流电阻器的电流。例如，测量单元22可以通过分流电阻器30在输入信号线62上施加例如使用图6的电流源64的已知值的电流。
在框78和在第二转换周期内在施加电流流过分流电阻器的情况下，例如图5的第二转换周期，方法70可以包括斩波接收的输入信号，例如经由图3的输入斩波开关网络42。
方法70可以包括将斩波的输入信号、偏移误差(例如图3的Vos)和由所施加的电流生成的电压的组合产生第二数字信号以在输出端50产生第二数字信号，例如使用图3的ADC40。方法70可以包括去斩波第二数字信号，例如使用图3的输出斩波开关网络44。
方法70可以包括使用第一输出通道对倒置的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号。例如，使用全斩波的信道，测量单元22可以使用图3的第一数字滤波器54过滤去斩波的第二数字信号，以确定Vout1＝(Vin+Vos+Vosk)的第三输出信号。
方法70可以包括使用第二输出信道对第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号。例如，使用部分截断的信道，测量单元22可以使用图3的第二数字滤波器58进行滤波，以对第二数字信号进行滤波，以确定Vout2＝(-Vin+Vos+Vosk)的第四输出信号。
在框80处，该方法可以包括例如使用图4的处理器60使用第一、第二、第三和第四输出信号来确定分流电阻器的电阻。例如，如上所述，在使用第一、第二、第三和第四输出信号确定偏移电压Vosk之后，分流电阻器的电阻可以根据确定的偏移电压Vosk和使用欧姆定律的电流源的已知值来确定。
在一些示例配置中，第一数字滤波器54和第二数字滤波器58中的一个或两个可以包括数字正弦滤波器。使用正弦滤波器可以帮助减轻任何初始变化的影响。例如，电流源可以在完全打开时具有压摆率。正弦滤波器可以加权以帮助减轻摆动行为的影响。
在一些示例配置中，第一数字滤波器54和第二数字滤波器58中的一个或两个可以提供消隐或开窗时段(或其他采样调节)，在该消隐或开窗时段期间可以忽略初始采样。消隐技术可用于减轻施加电流源后的初始短暂稳定期的影响。消隐可以包括，例如，在每次相关测量开始时，在很短时间内不测量或取样。
另外，方法70可以包括使用第一、第二，第三和第四输出信号确定电池电流。如上面关于图5所描述的，由于电池电流，即Vin或Vindiff，在分流电阻器两端降低的电压可以通过确定(Vin+Vos)和(Vin-Vos)在第一转换序列之后确定。然后，可以使用欧姆定律从Vin和分流器的电阻确定电池电流。
在一些示例性实施方式中，该方法可以包括在输入信号线上在每个转换周期(例如，第一和第二转换周期)期间施加流过分流电阻器的电流，但改变第二转换周期期间的电流大小。也就是说，在第一转换周期期间，可以施加具有第一大小的电流，并且在第二转换周期期间，可以施加具有不同于第一大小的第二大小的电流。例如，第二量值例如2X、3X、4X可以大于第一量值，例如1X。在每个转换周期期间施加电流，例如第一和第二转换周期，可以减轻分流电阻器的电阻的任何热变化。
在一些示例配置中，除了或者代替施加已知刺激(例如电流)，可以将已知电阻添加到测量电路中以帮助确定分流电阻器的电阻值。例如，图1的测量单元可以控制开关以将具有已知电阻的电阻器与分流电阻器串联。可以在没有电阻器切换到电路的情况下进行第一次测量，并且可以在将电阻器切换到电路中的情况下进行第二次测量。使用上述各种技术，测量单元可以确定第一和第二测量值之间的差值，并且可以使用确定的差值确定分流电阻的电阻。
图9是使用4-线测量构造在第一斩波阶段期间图3的前端电路的一部分。在图9中，4线测量系统可以包括耦合到分流电阻器30的第一端子的第一对导线66A、66B以及耦合到分流电阻器30的第二端子的第二对导线68A、68B。除了输入斩波开关网络42之外，4线实现还可以包括另一个输入斩波开关网络100。电流源64可以使用四根线中的两根来施加电流，例如强制退出”和“力回复”路径的导线66A、68A，通过输入斩波网络100和其他两条导线，例如“sense+”和“sense”路径的导线66B、68B，可以被用来通过输入斩波网络42执行测量。图9描述了在Chop0阶段期间以及具有已知值“iSrc”的电流的配置。
图10是在使用4-线测量构造的第二斩波阶段期间图9的前端电路的一部分。图10描述了Chop1阶段的配置。(图1的)测量单元22可以控制开关42、100，使得电流源64的极性可以在交替的斩波阶段之间反转。电流源64可以通过输入斩波开关网络100与反相耦合，并且可以与“iSignal”反相地施加已知值“-iSrc”的电流。感测线例如线66B、68B上的输入斩波网络42，可以如图所示倒置。基本上，例如通过导线66A、68A的电流路径可以与感测导线(例如导线66B、68B)的反转同步地翻转。
图11是在使用3-线测量构造的第一斩波阶段期间图3的前端电路的一部分。在图11中，3-线测量系统可以包括耦合到分流电阻器30的第一端子的第一对导线66A、66B和耦合到分流电阻器30的第二端子的第三导线68。除了输入斩波开关网络42，3线实现可以包括另一个输入斩波开关网络102。
电流源64可以通过输入斩波开关网络102使用三根导线中的一根导线施加电流，例如“强制输出路径”的导线66A。其他两根导线，例如“sense+”和“sense”路径的导线66B、68，可以被用来通过输入斩波网络42执行测量。图11描绘了在Chop0阶段期间以及具有已知值“iSrc”的电流的配置。
激励电流“iSrc”可以通过分流电阻器30被推出并且在单独的“力返回”路径(未示出)上返回。尽管图11所示的配置可以包括由于串联电阻(例如，电线中的电阻、接头、部件内部的ESD保护电阻等)引起的电压下降，但电流可以是恒定的。测量通道电路34的阻抗可以非常高，因此可以忽略经由电线68A在感测路径上流入测量通道电路34本身的电流。因此，传感路径上的电压降可以忽略不计，因此，I*rShunt电压降可以准确呈现给ADC。
因此，3线配置可能比2线配置更精确。与4线实现相比，3线实现可以节省一根导线，但是由于I*R在电流返回路径上的下降而导致潜在的不准确性，这可能会由ADCSense-共享。
图12是在使用3-线测量构造的第二斩波阶段期间图11的前端电路的一部分。图12描述了Chop1阶段的配置。(图1的)测量单元22可以控制开关42、100，使得电流源64的极性可以在交替的斩波阶段之间反转。电流源64可以通过输入斩波开关网络100与反相耦合，并且可以与“iSignal”反相地施加已知值“-iSrc”的电流。感测线例如线66B、68B上的输入斩波网络42可以如图所示倒置。实质上，例如通过导线66A的电流路径可以与感测导线例如导线66B、68B的反转同步地翻转。
各种注释
方面1包括用于确定分流电阻器耦合到电池端子的主旨(诸如用于执行动作的方法、装置，包括指令的机器可读介质，所述指令在由机器执行时使机器执行动作、或者配置为执行)。该主旨包括：在输入信号线上接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；在第一转换周期内：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；去斩波所述第一数字信号；使用第一信道对去斩波的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号；和使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定第二输出信号。该主旨包括：通过分流电阻器施加电流；在第二转换周期内，在施加电流流过分流电阻器的情况下：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号、偏移误差和由施加的电流产生的电压的组合以产生第二数字信号；去斩波第二数字信号；使用所述第一信道对去斩波的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号；和使用所述第二信道对所述第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号；和使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻。
在方面2中，方面1的主旨可任选地包括使用第一、第二、第三和第四输出信号确定电池电流。
在方面3中，方面1和2中一项或多项的主旨可任选地包括迭代地重复接收、斩波、转换、去斩波、滤波、施加和确定。
在方面4中，方面1和3中一项或多项的主旨可任选地包括其中通过分流电阻器施加电流包括：通过分流电阻器从电流源施加具有已知值的电流。
在方面5中，方面1和3中一项或多项的主旨可任选地包括其中通过分流电阻器施加电流包括：使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流。
在方面6中，方面5的主旨可任选地包括其中使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流包括：在第二转换周期的交替斩波阶段期间，去斩波电流。
在方面7中，方面1和3中一项或多项的主旨可任选地包括其中通过分流电阻器施加电流包括：使用3线测量系统的第一导线通过分流电阻器施加电流。
在方面8中，方面1和7中一项或多项的主旨，其中通过分流电阻器施加的电流是第一电流，该方法还包括：在第一转换周期之前通过分流电阻器施加第二电流，其中第一电流与第二电流不同。
在方面9中，方面1和8中一项或多项的主旨，其中通过分流电阻器施加电流包括：在第二转换周期的第一斩波阶段期间施加具有第一极性的电流；和在第二转换周期的第二斩波阶段期间施加具有与第一极性相反的极性的电流。
方面10包括用于确定耦合到电池端子中的分流电阻器的电阻的主旨(诸如设备、系统、电路、设备或机器)，该主旨包括：刺激源，被配置为耦合到输入信号线；输入斩波开关网络，被配置为耦合到所述输入信号线和所述刺激源并且被配置为接收和斩波对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；测量通道电路，具有输出并被配置为接收斩波的输入信号并在输出处产生数字输出信号；耦合到所述测量通道电路的输出的第一输出通道电路，所述第一输出通道包括：输出斩波开关网络，被配置为耦合到所述测量通道电路的输出并被配置为对所述数字输出信号进行去斩波；和第一数字滤波器，被配置为接收去斩波的数字输出信号。该主旨包括：第二输出通道电路，与所述第一输出通道电路并联并耦合到所述测量通道电路的输出，所述第二输出通道包括被配置为接收数字输出信号的第二数字滤波器，其中在第一转换周期内，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，其中在第二转换周期内在存在通过分流电阻器施加的刺激的情况下，所述第一数字滤波器被配置为确定第三输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第四输出信号，该设备还包括配置为使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻的处理器。
在方面11中，方面10的主旨可任选地包括其中刺激源是电流源。
在方面12中，方面10和11中一项或多项的主旨可任选地包括其中处理器被配置为使用第一、第二、第三和第四输出信号来确定电池电流。
在方面13中，方面10和12中一项或多项的主旨可任选地包括其中通过分流电阻器施加的刺激是第一刺激，并且其中在第一转换周期内，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，包括：其中在第一转换周期内在存在通过分流电阻器施加的第二刺激的情况下，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，其中所述第一刺激不同于所述第二刺激。
在方面14中，方面10和13中一项或多项的主旨可任选地包括耦合到分流电阻器的第一和第二端子的4线测量系统。
在方面15中，方面14的主旨可任选地包括其中刺激源被配置为在第二转换周期的交替斩波阶段期间反转刺激。
在方面16中，方面10和13中一项或多项的主旨可任选地包括耦合到分流电阻器的第一和第二端子的3-线测量系统。
在方面17中，方面10和16中一项或多项的主旨可任选地包括其中所述第一数字滤波器和所述第二数字滤波器中的至少一种包括正弦滤波器。
这里描述的每个非限制性方面或示例可以独立存在，或者可以以各种排列或与一个或多个其他示例组合。
另外，本公开的实施方式还可以包括以下示例：
1.一种确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的方法，所述方法包括：在输入信号线上接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；在第一转换周期内：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；去斩波所述第一数字信号；使用第一信道对去斩波的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号；和使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定第二输出信号；通过分流电阻器施加电流；在第二转换周期内，在施加电流流过分流电阻器的情况下：斩波接收的输入信号；转换斩波的输入信号、偏移误差和由施加的电流产生的电压的组合以产生第二数字信号；去斩波第二数字信号；使用所述第一信道对去斩波的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号；和使用所述第二信道对所述第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号；和使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻。
2.根据1所述的方法，包括：使用第一、第二、第三和第四输出信号确定电池电流。
3.根据1所述的方法，包括：迭代地重复接收、斩波、转换、去斩波、滤波、施加和确定。
4.根据1所述的方法，其中通过分流电阻器施加电流包括：通过分流电阻器从电流源施加具有已知值的电流。
5.根据1所述的方法，其中通过分流电阻器施加电流包括：使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流。
6.根据5所述的方法，其中使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流包括：在第二转换周期的交替斩波阶段期间，去斩波电流。
7.根据1所述的方法，其中通过分流电阻器施加电流包括：使用3线测量系统的第一导线通过分流电阻器施加电流。
8.根据1所述的方法，其中通过分流电阻器施加的电流是第一电流，该方法还包括：在第一转换周期之前，通过分流电阻器施加第二电流，其中所述第一电流与第二电流不同。
9.根据1所述的方法，其中通过分流电阻器施加电流包括：在第二转换周期的第一斩波阶段期间，施加具有第一极性的电流；和在第二转换周期的第二斩波阶段期间，施加具有与第一极性相反的极性的电流。
10.一种用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备，所述设备包括：刺激源，被配置为耦合到输入信号线；输入斩波开关网络，被配置为耦合到所述输入信号线和所述刺激源并且被配置为接收和斩波对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；测量通道电路，具有输出并被配置为接收斩波的输入信号并在输出处产生数字输出信号；耦合到所述测量通道电路的输出的第一输出通道电路，所述第一输出通道包括：输出斩波开关网络，被配置为耦合到所述测量通道电路的输出并被配置为对所述数字输出信号进行去斩波；和第一数字滤波器，被配置为接收去斩波的数字输出信号；和第二输出通道电路，与所述第一输出通道电路并联并耦合到所述测量通道电路的输出，所述第二输出通道包括被配置为接收数字输出信号的第二数字滤波器，其中在第一转换周期内，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，其中在第二转换周期内在存在通过分流电阻器施加的刺激的情况下，所述第一数字滤波器被配置为确定第三输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第四输出信号，该设备还包括配置为使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻的处理器。
11.根据10所述的设备，其中所述刺激源是电流源。
12.根据10所述的设备，其中所述处理器被配置为使用第一、第二、第三和第四输出信号来确定电池电流。
13.根据10所述的设备，其中通过分流电阻器施加的刺激是第一刺激，和其中在第一转换周期内，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，包括：其中在第一转换周期内在存在通过分流电阻器施加的第二刺激的情况下，所述第一数字滤波器被配置为确定第一输出信号，并且所述第二数字滤波器被配置为确定第二输出信号，其中所述第一刺激不同于所述第二刺激。
14.根据10所述的设备，包括：4线测量系统，耦合到所述分流电阻器的第一和第二端子。
15.根据14所述的设备，其中所述刺激源被配置为在第二转换周期的交替斩波阶段期间反转刺激。
16.根据10所述的设备，包括：3-线测量系统，耦合到分流电阻器的第一和第二端子。
17.根据10所述的设备，其中所述第一数字滤波器和所述第二数字滤波器中的至少一种包括正弦滤波器。
18.一种用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备，所述设备包括：构件，用于在输入信号线上接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；在第一转换周期内：构件，用于斩波接收的输入信号；构件，用于转换斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；构件，用于去斩波所述第一数字信号；构件，用于使用第一信道对去斩波的第一数字信号进行滤波以确定第一输出信号；和构件，用于使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定第二输出信号；构件，用于通过分流电阻器施加电流；在第二转换周期内,在施加电流流过分流电阻器的情况下:构件，用于斩波接收的输入信号；构件，用于转换斩波的输入信号、偏移误差和由施加的电流产生的电压的组合以产生第二数字信号；构件，用于去斩波第二数字信号；构件，用于使用所述第一信道对去斩波的第二数字信号进行滤波以确定第三输出信号；和构件，用于使用所述第二信道对所述第二数字信号进行滤波以确定第四输出信号；和构件，用于使用第一、第二、第三和第四输出信号确定分流电阻器的电阻。
19.根据18所述的设备，包括：构件，用于使用第一、第二、第三和第四输出信号确定电池电流。
20.18所述的设备，包括：构件，用于迭代地重复接收、斩波、转换、去斩波、滤波、施加和确定。
以上详细描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。作为说明，附图示出了可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“方面”或“示例”。这些示例可以包括除了所示出或描述的那些之外的元件。然而，本发明人还考虑了其中仅提供了所示或所述的那些元件的示例。此外，本发明人还考虑了使用所示出或描述的那些元件(或其一个或多个方面)的任何组合或置换的示例，或者关于特定示例(或者其一个或多个方面)，或关于本文示出或描述的其他示例(或其一个或多个方面)。
如果本文档与以引用方式并入的任何文档之间的用法不一致，则以本文档中的用法为准。
在本文件中，如在专利文献中常见的那样，使用术语“一”或“一个”来包括一个或多个，独立于“至少一个”或“一个或多个”的任何其他实例或用法。在本文件中，术语“或”用于表示非排他性的，例如“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”，除非另有说明表示。在本文件中，术语“包括”和“其中”用作相应术语“包含”和“其中”的等同词。而且，在以下权利要求中，术语“包括”和“包含”是开放式的，也就是说，包括除权利要求中的这样的术语之后列出的那些要素之外的要素的系统、装置、物品、组合物、制剂或过程仍然被认为落入该权利要求的范围内。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标签，并不旨在对其对象施加数字要求。
这里描述的方法示例可以至少部分地是机器或计算机实现的。一些示例可以包括用指令编码的计算机可读介质或机器可读介质，所述指令可操作来配置电子设备以执行如上述示例中所述的方法。这种方法的实现可以包括代码，诸如微码、汇编语言代码、更高级别的语言代码等。这种代码可以包括用于执行各种方法的计算机可读指令该代码可以形成计算机程序产品的一部分。此外，在一个示例中，代码可以有形地存储在一个或多个易失性、非暂时性或非易失性有形计算机可读介质上，诸如在执行期间或其他时间。这些有形计算机可读介质的示例可以包括但不限于硬盘、可移动磁盘、可移动光盘(例如，压缩盘和数字视频盘)、磁带盒、存储卡或棒、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)等。
以上描述旨在是说明性的而非限制性的。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此组合使用。本领域的普通技术人员在查看以上描述时可以使用其他实施例。摘要提供符合37 C.F.R.§1.72(b)，允许读者快速确定技术公开的性质。提交时的理解是，它不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在上面的详细描述中，各种特征可以被组合在一起以简化本公开。这不应被解释为意图无理要求披露的功能是任何要求必不可少的。相反，本发明的主旨可能在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求由此作为示例或实施例并入到具体实施方式中，其中每个权利要求自身作为单独的实施例，并且预期这些实施例可以以各种组合或置换相互组合。本发明的范围应该参考所附权利要求以及这些权利要求的等同物的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的方法，所述方法包括：
接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；
在第一转换周期内在不存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下、以及在第二转换周期内在存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下：
使用斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；
使用去斩波的第一数字信号确定第一输出信号；和
使用所述第一数字信号确定第二输出信号；和
使用来自所述第一和第二转换周期的第一和第二输出信号确定所述分流电阻器的电阻。
2.权利要求1所述的方法，包括：
使用所述第一和第二输出信号确定电池电流。
3.权利要求1所述的方法，其中使用去斩波的第一数字信号确定第一输出信号包括：使用第一信道对所述去斩波的第一数字信号进行滤波以确定所述第一输出信号，和
其中使用所述第一数字信号确定第二输出信号包括：使用第二信道对所述第一数字信号进行滤波以确定所述第二输出信号。
4.权利要求1所述的方法，包括：
通过所述分流电阻器施加具有来自电流源的特定值的电流。
5.权利要求1所述的方法，包括：
使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流。
6.权利要求5所述的方法，其中使用4线测量系统的第一和第二导线通过分流电阻器施加电流包括：
在第二转换周期的交替斩波阶段期间，去斩波电流。
7.权利要求1所述的方法，包括：
使用3线测量系统的第一导线通过分流电阻器施加电流。
8.权利要求1所述的方法，其中通过分流电阻器施加的电流是第一电流，该方法还包括：
在第一转换周期之前，通过分流电阻器施加第二电流，其中所述第一电流与第二电流不同。
9.权利要求1所述的方法，包括：
通过分流电阻器施加电流包括：
在第二转换周期的第一斩波阶段期间，施加具有第一极性的电流；和
在第二转换周期的第二斩波阶段期间，施加具有与第一极性相反的极性的电流。
10.一种用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备，所述设备包括：
测量通道电路，被配置为接收与穿越分流电阻器的电压对应的斩波的输入信号，并且在第一转换周期内在不存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下、以及在第二转换周期内在存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下，使用斩波的输入信号和偏移误差的组合来产生第一数字信号；
第一输出通道电路，耦合到所述测量通道电路的所述输出并且被配置为使用用于所述第一和第二转换周期的去斩波的第一数字信号来确定第一输出信号；
第二输出通道电路，耦合到所述测量通道电路的所述输出并且被配置为使用用于所述第一和第二转换周期的第一数字信号确定第二输出信号；和
处理器，被配置为使用来自第一和第二转换周期的第一和第二输出信号来确定所述分流电阻器的电阻。
11.权利要求10所述的设备，其中施加的刺激是电流。
12.权利要求10所述的设备，其中所述处理器被配置为使用第一和第二输出信号来确定电池电流。
13.权利要求10所述的设备，还包括：
输入斩波开关网络，被配置为接收并斩波输入信号，
其中所述第一输出通道电路包括输出斩波开关网络，所述输出斩波开关网络耦合到所述测量通道电路的输出并且被配置为对所述第一数字信号去斩波。
14.权利要求10所述的设备，包括：
4线测量系统，耦合到所述分流电阻器的第一和第二端子。
15.权利要求14所述的设备，还包括：
提供施加的刺激的刺激源，其中所述刺激源被配置为在第二转换周期的交替的斩波阶段期间使刺激反转。
16.权利要求10所述的设备，包括：
3-线测量系统，耦合到分流电阻器的第一和第二端子。
17.权利要求10所述的设备，其中所述第一输出通道电路包括第一数字滤波器，其中所述第二输出通道电路包括第二数字滤波器，并且其中所述第一数字滤波器和所述第二数字滤波器中的至少一种包括正弦滤波器。
18.一种用于确定耦合到电池端子的分流电阻器的电阻的设备，所述设备包括：
构件，用于接收对应于穿越所述分流电阻器的电压的输入信号；
构件，用于在第一转换周期内在不存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下、以及在第二转换周期内在存在施加至所述分流电阻器的刺激的条件下，使用斩波的输入信号和偏移误差的组合以产生第一数字信号；
构件，用于使用去斩波的第一数字信号确定用于第一和第二转换周期的第一输出信号；和
构件，用于使用所述第一数字信号确定用于第一和第二转换周期的第二输出信号；和
构件，用于使用所述第一和第二输出信号确定所述分流电阻器的电阻。
19.权利要求18所述的设备，包括：
构件，用于使用所述第一和第二输出信号确定电池电流。
20.权利要求18所述的设备，包括：
构件，用于通过所述分流电阻器从电流源施加具有已知值的电流。
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