DE102012223245A1 - Integrity determination device for high voltage battery charging system of electrical vehicle, has control device computing resistance value of resistors based on calibrated voltage supply to determine whether resistors are in charged state - Google Patents

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Jose Gabriel Fernández-Bañares
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Abstract

The device (10) has a high voltage measurement circuit (14) comprising charged resistors (RD1-RDn, RU1-RUn) to reduce a high voltage signal received by the circuit, into a suitable voltage signal, which is to be provided to an analog-to-digital converter (ADC) (12) to measure high voltages (VM1-VMn) in a normal operation mode. A control device (20) supplies a calibrated voltage to the resistors in a calibration mode, and computes a resistance value of the resistors based on the supply of the calibrated voltage to the resistors to determine whether the resistors are in a charged state. An independent claim is also included for a method for determination of integrity of an electrical device in a vehicle.

Description

  • Querverweis auf verwandte AnmeldungenCross-reference to related applications
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 16. Dezember 2011 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/576,454, deren Offenbarung hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit einbezogen wird.The present application claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 576,454 filed December 16, 2011, the disclosure of which is hereby incorporated by reference in its entirety.
  • Technisches GebietTechnical area
  • Hier offenbarte Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewerten der Integrität verschiedener elektronischer Einrichtungen, die in Verbindung mit einem Analog-Digital-Wandler eingesetzt werden, der Hochspannung misst.Embodiments disclosed herein generally relate to an apparatus and method for assessing the integrity of various electronic devices used in conjunction with an analog-to-digital converter that measures high voltage.
  • Hintergrundbackground
  • Im Verlauf der Zeit kann es zu Abweichungen in Verbindung mit verschiedenen Komponenten kommen, die mit einem Analog-Digital-Wandler zusammenhängen. Derartige Abweichungen können die Genauigkeit verschiedener Messausgaben beeinflussen, die von dem Analog-Digital-Wandler ermittelt werden, und im Allgemeinen Beachtung erfordern.Over time, deviations associated with various components associated with an analog-to-digital converter can occur. Such deviations may affect the accuracy of various measurement outputs determined by the analog-to-digital converter, and generally require attention.
  • US-Patent Nr. 6,445,315 von den Breejen stellt Messungsdaten bereit, die von isolierten Analog-Digital-Wandlern auf mehreren Kanälen erfasst werden, die zusammenhängen können. Bei einem derartigen Szenario können Daten zur zentralisierten Verarbeitung zu einem Mikrocontroller oder einer programmierbaren Logikvorrichtung übertragen werden. Verstärkung (gain) und Offset der Analog-Digital-Wandler in verschiedenen Kanälen, insbesondere ihre Abweichung bzw. Drift relativ zueinander, stellen ein Problem dar, das Beachtung erfordert. Es ist dabei ein Paar von Präzisionswiderständen vorhanden, um die unterschiedlichen Kanäle zu kalibrieren. Die Analog-Digital-Wandler können bei der Fertigung vorkalibriert werden, und das Verhältnis zwischen den zwei Präzisionswiderständen kann in den Analog-Digital-Wandlern gespeichert sein. Die Analog-Digital-Wandler können später automatisch kalibriert werden, indem ihre relativen Verstärkungen mit dem gespeicherten Widerstands-Verhältnis verglichen werden. Verstärkung eines der Analog-Digital-Wandler kann relativ zu dem anderen angepasst werden, um eine relative Verstärkungs-Kalibrierung aufrechtzuerhalten. Obwohl für bestimmte Einsatzzwecke die absolute Verstärkung nicht kalibriert wird (da die Widerstände isoliert sind), ist lediglich die relative Verstärkung der Analog-Digital-Wandler zueinander relevant. U.S. Patent No. 6,445,315 von der Breejen provides measurement data captured by isolated analog-to-digital converters on multiple channels that may be related. In such a scenario, centralized processing data may be transferred to a microcontroller or programmable logic device. Gain and offset of the analog-to-digital converters in different channels, in particular their deviation or drift relative to one another, represent a problem that requires attention. There is a pair of precision resistors to calibrate the different channels. The analog-to-digital converters can be pre-calibrated during manufacture, and the ratio between the two precision resistors can be stored in the analog-to-digital converters. The analog-to-digital converters can later be automatically calibrated by comparing their relative gains with the stored resistance ratio. Gain of one of the analog-to-digital converters may be adjusted relative to the other to maintain relative gain calibration. Although for certain applications the absolute gain is not calibrated (since the resistors are isolated), only the relative gain of the analog-to-digital converters is relevant to each other.
  • ZusammenfassungSummary
  • Geschaffen wird eine Vorrichtung zum Bestimmen von Integrität einer elektronischen Einrichtung in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Steuereinrichtung, die funktionell mit einer Hochspannungs-Messschaltung sowie einem Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist. Die Hochspannungs-Messschaltung empfängt ein Hochspannungssignal und enthält wenigstens einen belasteten Widerstand (stressed resistor), mit dem das Hochspannungssignal zu einem geeigneten Spannungssignal verringert wird. Der Analog-Digital-Wandler führt eine Messung mit der geeigneten Spannung durch, die das Hochspannungssignal in einem Normal-Betriebs-Modus anzeigt. Die Steuereinrichtung ist so konfiguriert, dass sie einem Kalibrierungs-Modus eine kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand anlegt. Die Steuereinrichtung ist des Weiteren so konfiguriert, dass sie einen Widerstandswert des wenigstens einen belasteten Widerstandes basierend auf dem Anlegen der kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand berechnet, um festzustellen, ob sich der wenigstens eine belastete Widerstand in einem belasteten Zustand befindet.What is provided is a device for determining the integrity of an electronic device in a vehicle. The device comprises a control device, which is functionally coupled to a high-voltage measuring circuit and an analog-to-digital converter. The high voltage sense circuit receives a high voltage signal and includes at least one stressed resistor, which reduces the high voltage signal to a suitable voltage signal. The analog-to-digital converter performs a measurement of the appropriate voltage indicative of the high voltage signal in a normal mode of operation. The controller is configured to apply a calibrated voltage to the at least one loaded resistor in a calibration mode. The controller is further configured to calculate a resistance of the at least one loaded resistor based on the application of the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to determine if the at least one loaded resistor is in a loaded condition.
  • Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen in den beigefügten Ansprüchen erläutert. Andere Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen werden jedoch unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich und am besten verständlich, wobei:The embodiments of the present invention are explained in detail in the appended claims. However, other features of the various embodiments will become more apparent and best understood by reference to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, in which:
  • 1 eine Vorrichtung zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit einem Analog-Digital-Wandler eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform darstellt; 1 a device for evaluating the integrity of various electronic devices used in connection with an analog-to-digital converter according to one embodiment;
  • 2 eine Vorrichtung zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt; 2 a device for evaluating the integrity of various used in connection with the analog-to-digital converter electronic devices according to another embodiment;
  • 3 eine Vorrichtung zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt; 3 a device for evaluating the integrity of various used in connection with the analog-to-digital converter electronic devices according to another embodiment;
  • 4 eine Vorrichtung zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt; 4 a device for evaluating the integrity of various used in connection with the analog-to-digital converter electronic devices according to another embodiment;
  • 5 ein Verfahren darstellt, mit dem festgestellt wird, wann von einem normalen Betriebs-Modus zu einem Kalibrierungs-Modus übergegangen wird, um die Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler gemäß einer Ausführungsform eingesetzter elektronischer Einrichtungen zu bewerten; und 5 Figure 11 illustrates a method of determining when to transition from a normal operating mode to a calibration mode to assess the integrity of various electronic devices used in conjunction with the analog-to-digital converter according to one embodiment; and
  • 6A6B ein Verfahren zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler eingesetzter elektronischen Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform darstellt. 6A - 6B FIG. 4 illustrates a method for evaluating the integrity of various electronic devices used in conjunction with the analog-to-digital converter according to one embodiment.
  • Ausführliche BeschreibungDetailed description
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden, wie erforderlich, hier ausführlich offenbart, es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht, und einige Strukturen können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind die hier offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Details nicht als einschränkend zu betrachten, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, anhand der einem Fachmann verschiedene Einsatzmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung vermittelt werden.Embodiments of the present invention are disclosed in detail herein as required, however, it should be understood that the disclosed embodiments are merely exemplary of the invention, which may be embodied in various alternative forms. The figures are not necessarily to scale, and some structures may be scaled up or down to show details of particular components. Therefore, the specific structural and functional details disclosed herein are not to be considered as limiting, but merely as a representative basis for teaching various uses of the present invention to one skilled in the art.
  • Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ist im Allgemeinen eine Vielzahl von Schaltungen oder anderen elektrischen Vorrichtungen vorgesehen. Alle Verweise auf die Schaltungen und andere elektrische Vorrichtungen sowie die von ihnen erbrachte Funktionalität sollen nicht nur das hier Dargestellte und Beschriebene umfassen. Obwohl den verschiedenen offenbarten Schaltungen oder anderen elektrischen Vorrichtungen bestimmte Bezeichnungen zugeordnet werden, sollen diese Bezeichnungen den Funktionsumfang der Schaltungen und der anderen elektrischen Vorrichtungen nicht einschränken. Derartige Schaltungen und andere elektrische Vorrichtungen können je nach dem speziellen Typ der elektrischen Umsetzungsform, der gewünscht wird, miteinander kombiniert und/oder voneinander getrennt werden. Es ist klar, dass jede beliebige hier offenbarte Schaltung oder andere elektrische Vorrichtung eine beliebige Anzahl von Mikroprozessoren, integrierten Schaltungen, Speichervorrichtungen (beispielsweise FLASH, RAM, ROM, EPROM, EEPROM oder andere geeignete Varianten davon) sowie Software einschließen können, die miteinander zusammenwirken, um die hier offenbarte/n Funktion/en zu erfüllen.In the embodiments of the present disclosure, a plurality of circuits or other electrical devices are generally provided. All references to the circuits and other electrical devices as well as the functionality provided by them are not intended to encompass only what is illustrated and described herein. Although certain terms are assigned to the various circuits disclosed or other electrical devices, these terms are not intended to limit the functionality of the circuits and other electrical devices. Such circuits and other electrical devices may be combined and / or separated depending on the particular type of electrical implementation that is desired. It will be understood that any circuit or other electrical device disclosed herein may include any number of microprocessors, integrated circuits, memory devices (eg, FLASH, RAM, ROM, EPROM, EEPROM, or other suitable variants thereof) as well as software that interact with each other, to fulfill the function (s) disclosed here.
  • Mit den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden im Allgemeinen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewerten der Integrität verschiedener elektronischer Einrichtungen geschaffen, die in Verbindung mit einem Analog-Digital-Wandler für verschiedenen Hochspannungs-Einsatzzwecke verwendet werden. Beispielsweise können Widerstände einer erheblichen Belastung ausgesetzt sein, wenn sie in Reihe mit einem Hochspannungseingang angeordnet werden. Wenn der Hochspannungseingang mit einem Analog-Digital-Wandler über einen Widerstand oder mehrere Widerstände gemessen werden soll, können diese Widerstände aufgrund der erheblichen Spannungsableitung altern, der sie im Verlauf der Zeit ausgesetzt sind. Dies kann bewirken, dass sich die Werte dieser Widerstände im Verlauf der Zeit ändern. Dieser Zustand kann im Verlauf der Zeit auch die Fähigkeit des Analog-Digital-Wandlers beeinflussen, genaue Hochspannungsmessungen bereitzustellen. Die hiermit geschaffenen Ausführungsformen können die Integrität elektronischer Einrichtungen im Verlauf der Zeit bewerten, indem sie periodisch in einem Kalibrierungs-Modus arbeiten, in dem verschiedene Spannungsmessungen geprüft werden, um festzustellen, ob diese elektronischen Einrichtungen überlastet worden sind (d. h., sich ihre jeweiligen Werte im Verlauf der Zeit ändern). Die hier vorliegenden Ausführungsformen können eine Benachrichtigung erzeugen, wenn verschiedene elektronischen Einrichtungen einen überlasteten Zustand aufweisen. Diese sowie weitere Aspekte werden weiter unten ausführlicher beschrieben.The embodiments of the present disclosure generally provide an apparatus and method for assessing the integrity of various electronic devices used in conjunction with an analog-to-digital converter for various high voltage applications. For example, resistors may be subject to considerable stress when placed in series with a high voltage input. If the high voltage input is to be measured with an analog-to-digital converter through one or more resistors, these resistors may age due to the significant voltage dissipation they experience over time. This can cause the values of these resistors to change over time. This condition, over time, may also affect the ability of the analog to digital converter to provide accurate high voltage measurements. The embodiments provided herein may evaluate the integrity of electronic devices over time by periodically operating in a calibration mode in which various voltage measurements are examined to determine if these electronic devices have been overloaded (ie, their respective values in the Change the course of time). The embodiments herein may generate a notification when various electronic devices have an overloaded state. These and other aspects will be described in more detail below.
  • 1 stellt eine Vorrichtung 10 zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit einem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform dar. Die Vorrichtung 10 enthält im Allgemeinen den Analog-Digital-Wandler 12, eine Hochspannungs-Messschaltung (Messschaltung) 14, und eine Steuereinrichtung 20, die funktional miteinander gekoppelt sind. Die Hochspannungs-Messschaltung 14 enthält eine Vielzahl von Schaltungen 26a26n, die jeweils Hochspannungen VM1–VMn messen. Jede Schaltung 26a26n stellt ein analoges Signal, das diese gemessenen Spannungen VM1–VMn anzeigt, jeweiligen A/D-Kanälen ADC1-ADCn des Analog-Digital-Wandlers 12 bereit. Jeder Kanal ADC1–ADCn ist so eingerichtet, dass er eine vorgegebene Spannung VREF1–VREFn empfängt. 1 represents a device 10 to evaluate the integrity of various in conjunction with an analog-to-digital converter 12 used electronic devices according to one embodiment. The device 10 generally contains the analog-to-digital converter 12 , a high-voltage measuring circuit (measuring circuit) 14 , and a control device 20 that are functionally coupled with each other. The high-voltage measuring circuit 14 contains a variety of circuits 26a - 26n each measuring high voltages VM1-VMn. Every circuit 26a - 26n represents an analog signal indicative of these measured voltages VM1-VMn, respective A / D channels ADC1-ADCn of the A / D converter 12 ready. Each channel ADC1-ADCn is arranged to receive a predetermined voltage VREF1-VREFn.
  • In einem Beispiel kann die Vorrichtung 10 in Verbindung mit einem Hochspannungs-Ladesystem zum Laden eines Elektro- oder Hybrid-Fahrzeugs 16 eingesetzt werden. Die Vorrichtung 10 kann beispielsweise so konfiguriert sein, dass sie bis zu 500 V misst, um mehrere Spannungsmessungen bereitzustellen, die in Verbindung mit einem Vorgang des Ladens oder Entladens des Fahrzeugs 16 eingesetzt werden. In einem weiteren Beispiel kann die Vorrichtung 10 in Verbindung mit einem Vorgang des regenerativen Bremsens eingesetzt werden, um Spannungen, wie beispielsweise a) eine Hochspannung (beispielsweise 48 V oder mit einem Minimum von 35 V oder mehr), die von einem Wechselstromgenerator erzeugt wird, b) eine Batterie-Eingangsspannung und c) eine Schutzspannung über wenigstens einen Schalter zu messen, die aufgrund von regenerativem Bremsen erzeugt wird. Bei einem weiteren Beispiel können die verschiedenen gemessenen Spannungen zusätzlichen Hochspannungszwecken, wie beispielsweise Batterielader-Ausgangsspannungen, jeweiligen Spannungen, die in Verbindung mit Schutzschaltern eingesetzt werden, und der Spannung über die Batterie entsprechen. Im Allgemeinen werden diese gemessenen Spannungen unter Verwendung des Analog-Digital-Wandlers 12 digitalisiert, um die digitalen Werte in Verarbeitungsalgorithmen zum Steuern der Leistung eines Hochspannungssystems und zum Vermeiden von fehlerhafter Nutzung der Elemente in den Hochspannungssystemen zu verwenden. Beispielsweise kann es erforderlich sein, die digital gemessenen Spannungen in einer Batterieladeeinrichtung zu verwenden, um Überladen der Batterie zu vermeiden, oder die Batteriespannung zu messen und den Ladezustand, auch als State-of-Charge (SOC) bezeichnet, sowie einen sogenannten State-of-Health (SOH) zu berechnen und einen Unterspannungszustand (d. h., Schäden an der Batterie) aufgrund zu starker Entladung zu vermeiden. Die oben stehenden Beispiele sind ein Hinweis darauf, warum eine beliebige Anzahl der Hochspannungen VM1–VMn mit dem Analog-Digital-Wandler 12 gemessen wird. Es ist klar, dass die hier offenbarten Ausführungsformen für eine beliebige Anzahl von Fahrzeug-Einsatzzwecken verwendet werden können und die angeführten keine erschöpfende Darstellung bilden sollen.In one example, the device may 10 in conjunction with a high voltage charging system for charging an electric or hybrid vehicle 16 be used. The device 10 For example, it may be configured to measure up to 500V to provide multiple voltage measurements associated with a vehicle charging or discharging process 16 be used. In another example, the device 10 used in conjunction with a process of regenerative braking to Voltages such as a) a high voltage (for example 48V or a minimum of 35V or more) generated by an alternator, b) a battery input voltage and c) a protection voltage across at least one switch due to regenerative braking is generated. In another example, the various measured voltages may correspond to additional high voltage purposes, such as battery charger output voltages, respective voltages used in conjunction with circuit breakers, and voltage across the battery. In general, these measured voltages will be using the analog-to-digital converter 12 digitized to use the digital values in processing algorithms to control the power of a high voltage system and to avoid misuse of the elements in the high voltage systems. For example, it may be necessary to use the digitally measured voltages in a battery charger to avoid overcharging the battery or to measure the battery voltage and the state of charge, also referred to as state-of-charge (SOC), as well as a so-called state-of-charge Health (SOH) and to avoid an undervoltage condition (ie, damage to the battery) due to excessive discharge. The above examples are an indication of why any number of high voltages VM1-VMn with the analog-to-digital converter 12 is measured. It is to be understood that the embodiments disclosed herein may be used for any number of vehicle usage purposes and that those set forth are not intended to be exhaustive.
  • Die Messschaltung 14 enthält eine erste Vielzahl von Widerständen RU1–RUn, die jeweils die Hochspannungen VM1–VMn empfangen. Die Messschaltung 14 enthält des Weiteren eine zweite Vielzahl von Widerständen RD1–RDn, die mit RU1–RUn Spannungsteiler bilden. Diese Spannungsteiler werden ausgebildet, um die Hochspannungen VM1–VMn auf einen für Empfang durch den Analog-Digital-Wandler 12 geeigneten Spannungspegel zu reduzieren. Es ist klar, dass einige Analog-Digital-Wandler keine Hochspannungsmessungen erzielen können. In diesem Fall reduzieren die Spannungsteiler die Hochspannung auf eine Spannung, die zum Verarbeiten durch den Analog-Digital-Wandler 12 geeignet ist. Der Analog-Digital-Wandler 12 empfängt eine zum Durchführen einer Messung des Hochspannungseingangs geeignete Spannung von dem Spannungsteiler. Die an dem Analog-Digital-Wandler 12 empfangenen geeigneten Spannungen zeigen im Allgemeinen die gemessene Hochspannung an. Die Messschaltung 14 enthält des Weiteren eine dritte Vielzahl von Widerständen RDC1–RDCn.The measuring circuit 14 includes a first plurality of resistors RU1-RUn, each receiving the high voltages VM1-VMn. The measuring circuit 14 further includes a second plurality of resistors RD1-RDn that form voltage dividers with RU1-RUn. These voltage dividers are configured to supply the high voltages VM1-VMn for reception by the analog-to-digital converter 12 to reduce the appropriate voltage level. It is clear that some analog-to-digital converters can not achieve high voltage measurements. In this case, the voltage dividers reduce the high voltage to a voltage that is to be processed by the analog-to-digital converter 12 suitable is. The analog-to-digital converter 12 receives a voltage suitable for performing a measurement of the high voltage input from the voltage divider. The on the analog-to-digital converter 12 The appropriate voltages received generally indicate the measured high voltage. The measuring circuit 14 further includes a third plurality of resistors RDC1-RDCn.
  • Die Messschaltung 14 enthält eine erste Vielzahl von Schaltern SWU1–SWUn sowie SWD1–SWDn, eine zweite Vielzahl von Schaltern SWDC1–SWDCn, eine dritte Vielzahl von Schaltern SWC1–SWCn sowie eine Vielzahl von Multiplexer-Schaltungen 18a18n. Die Multiplexer-Schaltung 18a enthält im Allgemeinen einen ersten Eingang 22a und einen zweiten Eingang 24a. Die Multiplexer-Schaltung 18n enthält im Allgemeinen einen ersten Eingang 22n und einen zweiten Eingang 24n. Eine Vielzahl von Schaltselektoren SW_MUX1–SW_MUXn sind zum Aktivieren von Eingängen 22a22n bzw. 24a24n der Multiplexer-Schaltungen 18a18n vorhanden.The measuring circuit 14 includes a first plurality of switches SWU1-SWUn and SWD1-SWDn, a second plurality of switches SWDC1-SWDCn, a third plurality of switches SWC1-SWCn, and a plurality of multiplexer circuits 18a - 18n , The multiplexer circuit 18a generally contains a first entrance 22a and a second entrance 24a , The multiplexer circuit 18n generally contains a first entrance 22n and a second entrance 24n , A plurality of switching selectors SW_MUX1-SW_MUXn are for activating inputs 22a - 22n respectively. 24a - 24n the multiplexer circuits 18a - 18n available.
  • Die Vorrichtung 10 kann so gesteuert werden, dass sie in einem Normalbetriebs-Modus arbeitet, in dem die Vorrichtung 10 die Hochspannungen VM1–VMn misst. Die Vorrichtung 10 kann auch so gesteuert werden, dass sie in einem Kalibrierungs-Modus arbeitet, in dem die erste Vielzahl von Widerständen RU1–RUn getestet werden, um festzustellen, ob sie aufgrund der eingehenden Hochspannungen VM1–VMn gealtert oder belastet worden sind. Desgleichen kann in dem Kalibrierungs-Modus die Stromquelle 28 ebenfalls getestet werden, um festzustellen, ob VCAL im Laufe der Zeit abgewichen ist. VCAL ist im Allgemeinen ein Spannungs-Bezugswert, der von der Steuereinrichtung 20 zum Durchführen des Kalibrierungs-Modus genutzt wird.The device 10 can be controlled so that it operates in a normal mode in which the device 10 measures the high voltages VM1-VMn. The device 10 can also be controlled to operate in a calibration mode in which the first plurality of resistors RU1-RUn are tested to determine if they have been aged or loaded due to the incoming high voltages VM1-VMn. Likewise, in the calibration mode, the power source 28 also be tested to see if VCAL has deviated over time. VCAL is generally a voltage reference provided by the controller 20 used to perform the calibration mode.
  • Der Normalbetriebs-Modus wird in Verbindung mit Schaltung 26a in der Vorrichtung 10 erläutert. Der Kürze halber wird der normale Betriebsmodus nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise ähnliche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 24 beschriebenen Vorgänge ausgeführt werden und gleichfalls auf Schaltung 26n in der Vorrichtung 10 angewendet werden können. Die einzige für Schaltung 26 geltende Ausnahme besteht darin, dass verschiedene elektronische Einrichtungen SWCn, SWUn, RUn, RDn, RDCn, SWDn, SWDCn usw. anstelle von SWC1, SWU1, RU1, RD1, RDC1, SWD1, SWDC1 eingesetzt werden.The normal mode is used in conjunction with circuit 26a in the device 10 explained. For the sake of brevity, the normal operating mode will not work in conjunction with the circuit 26n described. It is clear that, for example, operations similar to those described below in connection with circuit 24 described operations are carried out and also on circuit 26n in the device 10 can be applied. The only one for circuit 26 The valid exception is that different electronic devices SWCn, SWUn, RUn, RDn, RDCn, SWDn, SWDCn etc. are used instead of SWC1, SWU1, RU1, RD1, RDC1, SWD1, SWDC1.
  • In dem Normalbetriebs-Modus stellt die Hochspannungs-Messschaltung 14 die gemessenen Spannungen VM1–VMn dem Analog-Digital-Wandler 12 bereit. Die Steuereinrichtung 20 steuert die Schalter SWC1 und SWDC so, dass sie öffnen (d. h., AUS), während die Schalter SWU1 und SWD1 geschlossen sind (d. h., AN). Die Steuereinrichtung 20 setzt den Schalt-Selektor SW_MUX1 des Weiteren auf 1, so dass der Eingang 22n die gemessene Spannung empfängt. Eine Eingangsspannung an ADC1 (beispielsweise VADC) ist dabei: VADC = VM1·RD1/(RD1 + RU1) = VM1/DIV1 (Gleichung 1) In the normal mode of operation, the high voltage measurement circuit 14 the measured voltages VM1-VMn the analog-to-digital converter 12 ready. The control device 20 controls the switches SWC1 and SWDC to open (ie, OFF) while the switches SWU1 and SWD1 are closed (ie, ON). The control device 20 further sets the switch selector SW_MUX1 to 1, so that the input 22n the measured voltage is received. An input voltage to ADC1 (eg VADC) is: VADC = VM1 * RD1 / (RD1 + RU1) = VM1 / DIV1 (Equation 1)
  • Im Allgemeinen ist DIV1 eine Konstante, die (RDI + RUI)/RDI gleich ist. Die Steuereinrichtung 20 speichert den Wert DIV1 am Ende der Leitung und verwendet diesen Wert, um festzustellen, ob Neu-Kalibrierung erforderlich ist, wenn die Vorrichtung 10 im Einsatz ist. Während des Normalbetriebs-Modus kann sich erweisen, dass der Widerstand RU1 in dem Spannungsteiler-Netz in Gleichung 1 stärkerer Belastung ausgesetzt ist als der Widerstand RD1. Nehmen wir beispielsweise an, dass VM1 im Bereich von 500 V liegt. Wenn VREF1, angelegt an ADC1, 1,2 V entspricht, dann sollte, um die Eingangsspannung an ADC1 (beispielsweise VADC1) aufrechtzuerhalten, das Verhältnis der Widerstände in dem Spannungsteiler-Netzwerk des Widerstandes zueinander ungefähr 500 betragen, oder wie im Folgenden dargestellt: RU1 = 500·RD1 (Gleichung 2) In general, DIV1 is a constant equal to (RDI + RUI) / RDI. The control device 20 stores the value DIV1 at the end of the line and uses that value to determine if recalibration is required when the device is up 10 is in use. During the normal mode of operation, the resistor RU1 in the voltage divider network in Equation 1 may prove to be more stressed than the resistor RD1. For example, suppose that VM1 is in the 500V range. If VREF1 applied to ADC1 corresponds to 1.2V, then to maintain the input voltage to ADC1 (eg, VADC1), the ratio of the resistors in the voltage divider network of the resistor should be approximately 500, or as shown below: RU1 = 500 * RD1 (Equation 2)
  • Wenn beispielsweise RD1 1 KOhm (d. h., 1000 Ohm) beträgt, beträgt RU1 500 KOhm und DIV1 = (RD1 + RU1)/RD1 = 501.For example, if RD1 is 1K ohms (i.e., 1000 ohms), RU1 is 500K ohms and DIV1 = (RD1 + RU1) / RD1 = 501.
  • Im Allgemeinen werden verschiedene Spannungen VREF1–VREFn jeweils an ADC1–ADCn angelegt. Es ist klar, dass jede der Spannungen VREF1–VREFn im Verlauf der Zeit modifiziert oder neu kalibriert werden kann, wenn VCAL oder RU1 im Verlauf der Zeit abweichen. Dies wird weiter unten ausführlicher erläutert.In general, different voltages VREF1-VREFn are applied to ADC1-ADCn, respectively. It will be appreciated that each of the voltages VREF1-VREFn may be modified or recalibrated over time as VCAL or RU1 deviates over time. This will be explained in more detail below.
  • Die zunehmende Belastung, die auf RU1 wirkt, kann wiederum auf die folgende Weise dargestellt werden. Wenn beispielsweise RD1 = 1 KOhm, RU1 = 500 KOhm und VM1 = 500 V, dann ist die Verlustleistung an RU1 gegeben durch: V_RU1 = VM1·RU1/(RD1 + RU1) = 499 V (Gleichung 3) P_RU1 = V_RU2/RU1 = 0,5 W (Gleichung 4) The increasing stress acting on RU1 can again be represented in the following way. For example, if RD1 = 1KOhm, RU1 = 500KOhm and VM1 = 500V, then the power dissipation at RU1 is given by: V_RU1 = VM1 * RU1 / (RD1 + RU1) = 499 V (Equation 3) P_RU1 = V_RU 2 / RU1 = 0.5 W (Equation 4)
  • Die Verlustleistung in RD1 kann dargestellt werden mit: V_RD1 = VM1·RD1/(RD1 + RU1) = 1 V (Gleichung 5) P_RD1 = V_RD12/RD1 = 0,001 W (Gleichung 6) The power loss in RD1 can be displayed with: V_RD1 = VM1 * RD1 / (RD1 + RU1) = 1 V (Equation 5) P_RD1 = V_RD1 2 / RD1 = 0.001 W (Equation 6)
  • Die Verlustleistung über RD1 ist, wie dargestellt, erheblich geringer als die Verlustleistung über RU1. Dieser Zustand zeigt das Maß der Belastung, dem RU1 (und RUn) im Betriebsmodus ausgesetzt sein können. Aufgrund des erhöhten Maßes an Belastung, das auf RU1 und RUn wirkt, arbeiten diese Widerstände auch bei weitaus höheren Temperaturen als RD1 und RDn. Diese Bedingungen können dazu führen, dass RU1 und RUn erheblich altern (beispielsweise können sich ihre jeweiligen Widerstands-Nennwerte im Verlauf der Zeit ändern), während RD1 und RDn, falls überhaupt, erheblich langsamer altern.The power loss via RD1, as shown, is considerably lower than the power loss via RU1. This state shows the amount of load that RU1 (and RUn) may be exposed in operating mode. Due to the increased amount of load acting on RU1 and RUn, these resistors operate at much higher temperatures than RD1 and RDn. These conditions can cause RU1 and RUn to age significantly (for example, their respective resistance ratings may change over time), while RD1 and RDn age much more slowly, if at all.
  • Es ist klar, dass RU1 und RUn möglicherweise nicht aus einem einzelnen Widerstand bestehen, sondern stattdessen aus mehreren Widerständen bestehen können, die in Reihe zueinander sind, um die Belastung an diesen Widerständen um ein gewisses Maß zu reduzieren. Beispielsweise können RU1 und RUn jeweils ein Widerstandsnetz aus fünf Widerständen zu 100 KOhm sein. Obwohl RU1 und RUn aus einem Widerstandsnetz bestehen können, das eine Vielzahl von Widerständen einschließt, kann dieses Netz dennoch einen größeren Grad an Belastung aufweisen als RD1 und RDn. So ist es angesichts des Obenstehenden möglicherweise erforderlich, Abweichungen an RD1 und RDn zu kompensieren. Dies kann erreicht werden, indem die Vorrichtung 10 in einen Kalibrierungs-Modus versetzt wird.It is clear that RU1 and RUn may not consist of a single resistor, but may instead consist of several resistors in series with each other to reduce the load on these resistors to some extent. For example, each of RU1 and RUn may be a resistor network of five resistors of 100K ohms. Although RU1 and RUn may consist of a resistor network that includes a plurality of resistors, this network may still have a greater degree of stress than RD1 and RDn. Thus, in view of the above, it may be necessary to compensate for deviations in RD1 and RDn. This can be achieved by the device 10 is placed in a calibration mode.
  • Der Betrieb im Kalibrierungs-Modus wird in Verbindung mit Schaltung 26a in der Vorrichtung 10 erläutert. Der Kürze halber wird der Betrieb im Kalibrierungs-Modus nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise gleiche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 26a beschriebenen ausgeführt werden und gleichfalls bei Schaltung 26n in der Vorrichtung 10 angewendet werden können. Der Unterschied zu Schaltung 26n besteht darin, dass verschiedene elektronische Einrichtungen SWCn, SWUn, RUn, RDn, RDCn, SWDn, SWDCn anstelle von SWC1, SWU1, RU1, RD1, RDC1, SWD1, SWDC1 usw. eingesetzt werden.Operation in calibration mode will be in conjunction with circuit 26a in the device 10 explained. For brevity, operation in calibration mode will not work in conjunction with circuitry 26n described. It is clear that, for example, the same operations as the following in connection with circuit 26a be executed described and also in circuit 26n in the device 10 can be applied. The difference to circuit 26n is that various electronic devices SWCn, SWUn, RUn, RDn, RDCn, SWDn, SWDCn are used instead of SWC1, SWU1, RU1, RD1, RDC1, SWD1, SWDC1 and so on.
  • Die Messschaltung 14 enthält eine Stromquelle 28, die Messschaltung 14 eine vorgegebene Spannung VCAL bereitstellt, wenn sich die Vorrichtung 10 im Kalibrierungs-Modus befindet. Im Kalibrierungs-Modus misst die Vorrichtung 10 die Hochspannungen VM1–VMn nicht. Die Steuereinrichtung 20 steuert die Schalter SWC1 und SWDC1 so, dass sie schließen, und die Schalter SWU1 und SWD1 so, dass sie öffnen. Widerstand RDC1 wird im Allgemeinen im Kalibrierungs-Modus eingesetzt. Dieser Umstand gewährleistet, dass RDC1 nicht häufig eingesetzt wird, wodurch wiederum gewährleistet wird, dass RDC1 im Verlauf der Zeit nicht abweicht bzw. altert. Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung 20 den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf Null, um den Eingang 22a des Multiplexers 18a zu aktivieren. Eine erste gemessene Spannung Meas_1_A in ADC_1 ist dabei: Meas_1_A = VADC1 = VCAL (Gleichung 7a) The measuring circuit 14 contains a power source 28 , the measuring circuit 14 Provides a predetermined voltage VCAL when the device 10 is in calibration mode. In calibration mode, the device measures 10 the high voltages VM1-VMn not. The control device 20 controls the switches SWC1 and SWDC1 to close, and the switches SWU1 and SWD1 to open. Resistor RDC1 is generally used in calibration mode. This fact ensures that RDC1 is not used frequently, which in turn ensures that RDC1 does not deviate or age over time. Furthermore, the control device controls 20 the switch selector SW_MUX1 to zero to the input 22a of the multiplexer 18a to activate. A first measured voltage Meas_1_A in ADC_1 is: Meas_1_A = VADC1 = VCAL (Equation 7a)
  • Die Steuereinrichtung 20 erfasst und speichert Meas_1_A, um festzustellen, ob VCAL nach wie vor in einem akzeptablen Bereich liegt.The control device 20 Captures and stores Meas_1_A to determine if VCAL is still within an acceptable range.
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert dann den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1, um den Eingang 22n zu aktivieren. Eine zweite gemessene Spannung Meas_2_A in ADC_1 ist dabei: Meas_1_B = VADC1 = VCAL·RDC1/(RDC1 + RU1) (Gleichung 7b) The control device 20 then controls the switch selector SW_MUX1 to 1, to the input 22n to activate. A second measured voltage Meas_2_A in ADC_1 is: Meas_1_B = VADC1 = VCAL * RDC1 / (RDC1 + RU1) (Equation 7b)
  • Unter Verwendung der Gleichungen 7a und 7b bestimmt die Steuereinrichtung 20 den Wert von RU1 unter Verwendung der folgenden Gleichung: RU1 = RDC1·(Meas_1_A – Meas_1_B)/Meas_1_B (Gleichung 8) Using the equations 7a and 7b, the controller determines 20 the value of RU1 using the following equation: RU1 = RDC1 * (Meas_1_A - Meas_1_B) / Meas_1_B (Equation 8)
  • Wenn der Wert von RU1 berechnet ist, stellt die Vorrichtung 10 fest, ob sich RU1 im Verlauf der Zeit geändert hat und kalibriert, wenn erforderlich, den konstanten Wert von DIV1 neu. Beispielsweise wird der mit Gleichung 8 berechnete Wert von RU1 mit einem gespeicherten Wert RU1 verglichen, um festzustellen, ob er sich geändert hat oder im Lauf der Zeit gealtert ist. Wenn der berechnete Wert von RU1 den gespeicherten Wert von RU1 im Kalibrierungs-Modus übersteigt, stellt die Steuereinrichtung 20 fest, dass sich der Wert von RU1 im Verlauf der Zeit geändert hat.When the value of RU1 is calculated, the device stops 10 determines if RU1 has changed over time and recalibrates, if necessary, the constant value of DIV1. For example, the value of RU1 calculated using Equation 8 is compared to a stored value RU1 to determine if it has changed or aged over time. When the calculated value of RU1 exceeds the stored value of RU1 in the calibration mode, the controller stops 20 determines that the value of RU1 has changed over time.
  • Die Steuereinrichtung 20 speichert, wie oben in Verbindung mit Gleichung 1 angemerkt, einen konstanten Wert von DIV1. Wenn festgestellt wird, dass RU1 gealtert ist, modifiziert die Steuereinrichtung 20 den konstanten Wert von DIV1, ohne die Alterung von RU1 zu berücksichtigen (oder kalibriert ihn neu). Diese Neukalibrierung von DIV1 (oder beliebiger anderer konstanter Werte (beispielsweise DIV2–DIVn)) bewirkt Kompensation der Alterung des belasteten Widerstandes RU1 und versetzt den Analog-Digital-Wandler 12 in die Lage, die genauen Werte bereitzustellen, die den gemessenen Spannungen VM1–VMn entsprechen, wenn sich die Vorrichtung 10 im Einsatz befindet.The control device 20 stores, as noted above in connection with Equation 1, a constant value of DIV1. If it is determined that RU1 has aged, the controller modifies 20 the constant value of DIV1 without considering (or recalibrating) the aging of RU1. This recalibration of DIV1 (or any other constant value (eg, DIV2-DIVn)) compensates for the aging of the loaded resistor RU1 and offsets the analog-to-digital converter 12 be able to provide the exact values corresponding to the measured voltages VM1-VMn when the device 10 in use.
  • 2 stellt eine weitere Vorrichtung 10' zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform dar. Die Vorrichtung 10' arbeitet auf ähnliche Weise wie die Vorrichtung 10 in 1. Die Vorrichtung 10' kann jedoch mit einem einzelnen SWDCn und einem einzelnen Widerstand RDCn feststellen, ob RU1 und RUn gealtert sind. Bei dieser Implementierung ändert sich der normale Betriebsmodus nicht, und der Schalter SWDC1 sowie der Widerstand RDC1 sind möglicherweise nicht notwendig. Der SWDCn und der Widerstand RDCn werden im Allgemeinen im Kalibrierungs-Modus in Verbindung mit der Vorrichtung 10 eingesetzt. 2 represents another device 10 ' for evaluating the integrity of various in connection with the analog-to-digital converter 12 used electronic devices according to one embodiment. The device 10 ' works in a similar way as the device 10 in 1 , The device 10 ' however, can determine with a single SWDCn and a single resistor RDCn if RU1 and RUn have aged. In this implementation, the normal operating mode does not change, and the switch SWDC1 and the resistor RDC1 may not be necessary. The SWDCn and resistor RDCn will generally be in calibration mode in conjunction with the device 10 used.
  • In dem Kalibrierungs-Modus steuert die Steuereinrichtung 20 die Schalter SWCn und SWDCn so, dass sie schließen, und die Schalter SWUn sowie SWDn, dass sie öffnen. Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung 20 den Schalt-Selektor SW_MUXn auf 0, um die Eingänge 22a und 24a zu aktivieren. Die erste gemessene Spannung Meas_n_A in ADC_1 ist dabei: Meas_n_A = VADCn = VCAL (Gleichung 9a) In the calibration mode, the controller controls 20 the switches SWCn and SWDCn to close, and the switches SWUn and SWDn to open. Furthermore, the control device controls 20 the switch selector SW_MUXn to 0, to the inputs 22a and 24a to activate. The first measured voltage Meas_n_A in ADC_1 is: Meas_n_A = VADCn = VCAL (Equation 9a)
  • Die Steuereinrichtung 20 erfasst und speichert Meas_1_A, um festzustellen, ob sich VCAL nach wie vor in einem akzeptablen Bereich befindet.The control device 20 captures and stores Meas_1_A to determine if VCAL is still within an acceptable range.
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert dann den Schalt-Selektor SW_MUXn auf 1. Eine zweite gemessene Spannung Meas_n_B in ADCn ist dabei: Meas_n_B = VADCn = VCAL·RDCn/(RDCn + RUn) (Gleichung 9b) The control device 20 then controls the switch selector SW_MUXn to 1. A second measured voltage Meas_n_B in ADCn is: Meas_n_B = VADCn = VCAL * RDCn / (RDCn + RUn) (Equation 9b)
  • Unter Verwendung der Gleichungen 9a und 9b stellt die Steuereinrichtung 20 den Wert von RUn unter Verwendung der im Folgenden aufgeführten Gleichungen fest. Die Steuereinrichtung 20 berechnet RUn analog zu Gleichung 8. RUn = RDC·(Meas_n_A – Meas_n_B)/Meas_n_B (Gleichung 10) Using the equations 9a and 9b, the controller provides 20 determine the value of RUn using the equations listed below. The control device 20 calculates RUn analogously to equation 8. RUn = RDC * (Meas_n_A-Meas_n_B) / Meas_n_B (Equation 10)
  • Wenn der Wert von RUn berechnet ist, stellt die Vorrichtung 10' fest, ob er sich im Verlauf der Zeit geändert hat und kalibriert, wenn erforderlich, den konstanten Wert DIV1 neu.When the value of RUn is calculated, the device stops 10 ' determines if it has changed over time and recalibrates, if necessary, the constant value DIV1.
  • 3 stellt eine weitere Vorrichtung 10'' zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform dar. Die Vorrichtung 10'' weist im Allgemeinen zusätzliche Schaltungen auf, um das Altern der Widerstände RU1 und RUn zu kompensieren bzw. zu überwachen. Beispielsweise sind Widerstände RUC1–RUCn, Schalter SWUC1–SWUCn und SWUB1–SWUBn vorhanden. 3 represents another device 10 '' for evaluating the integrity of various in connection with the analog-to-digital converter 12 used electronic devices according to another embodiment. The device 10 '' generally includes additional circuitry to compensate for the aging of resistors RU1 and RUn. For example, there are resistors RUC1-RUCn, switches SWUC1-SWUCn and SWUB1-SWUBn.
  • Der Betrieb im Normal-Modus wird im Folgenden in Verbindung mit der Schaltung 26a der Vorrichtung 10'' beschrieben. Der Normal-Modus wird der Kürze halber nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise gleiche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 26a beschriebenen ausgeführt werden und gleichfalls auf Schaltung 26n in der Vorrichtung 10'' angewendet werden können, wobei sich jedoch die Bezeichnungen der Widerstände und Schalter für die Schaltung 26n ändern.The operation in normal mode is described below in connection with the circuit 26a the device 10 '' described. For the sake of brevity, normal mode will not be associated with switching 26n described. It is clear that, for example, the same operations as the following in connection with circuit 26a be executed described and also on circuit 26n in the device 10 '' can be applied, but with the names of the resistors and switches for the circuit 26n to change.
  • Beim Betrieb im Normal-Modus (beispielsweise, wenn die Vorrichtung 10'' VM1 für die erste Schaltung 24 misst), steuert die Steuereinrichtung 20 die Schalter SWC1, SWUC1 und SWDC1 so, dass sie offen sind (d. h., AUS), und die Schalter SWU1, SWUB1 und SWD1 so, dass sie geschlossen sind (d. h., AN). Die Steuereinrichtung 20 setzt des Weiteren den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1, so dass der Eingang 22n die gemessene Spannung VM1 empfängt. Die Eingangsspannung in ADC_1 ist dabei: VADC1 = VM1·RD1/(RD1 + RU1) = VM1/DIV1 (Gleichung 11) When operating in normal mode (for example, when the device 10 '' VM1 for the first circuit 24 measures) controls the controller 20 the switches SWC1, SWUC1 and SWDC1 are open (ie, OFF), and the switches SWU1, SWUB1 and SWD1 are closed (ie, ON). The control device 20 furthermore sets the switch selector SW_MUX1 to 1, so that the input 22n receives the measured voltage VM1. The input voltage in ADC_1 is: VADC1 = VM1 * RD1 / (RD1 + RU1) = VM1 / DIV1 (Equation 11)
  • Der Kalibrierungs-Modus wird nun in Verbindung mit der Schaltung 26a der Vorrichtung 10'' beschrieben. Der Kalibrierungs-Modus wird der Kürze halber nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise gleiche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 26a beschriebenen, ausgeführt werden und gleichfalls auf die Schaltung 26n in der Vorrichtung 10'' angewendet werden können, wobei sich jedoch die Bezeichnungen der Widerstände und Schalter für die Schaltung 26n ändern.The calibration mode will now be in connection with the circuit 26a the device 10 '' described. Calibration mode will not be used in conjunction with circuitry for the sake of brevity 26n described. It is clear that, for example, the same operations as the following in connection with circuit 26a described, executed and also on the circuit 26n in the device 10 '' can be applied, but with the names of the resistors and switches for the circuit 26n to change.
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 0, um den Eingang 22a zu aktivieren. Eine erste gemessene Spannung Meas_1_A in ADC_1 ist dabei: Meas_1_A = VADC1 = VCAL (Gleichung 12) The control device 20 controls the switch selector SW_MUX1 to 0 to the input 22a to activate. A first measured voltage Meas_1_A in ADC_1 is: Meas_1_A = VADC1 = VCAL (Equation 12)
  • Die Steuereinrichtung 20 liest und steuert Meas_1_A, um festzustellen, ob sich VCAL noch in einem akzeptablen Bereich befindet.The control device 20 reads and controls Meas_1_A to determine if VCAL is still within an acceptable range.
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert dann den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1. Die Steuereinrichtung 20 steuert des Weiteren die Schalter SWC1, SWUB1, SWDC1 so, dass sie schließen (d. h., AN) und steuert die Schalter SWU1, SWUC1 bis SWD1 so, dass sie öffnen (d. h., AUS). So ist die zweite gemessene Spannung Meas_1_B in ADC_1: Meas_1_B = VADC1 = VCAL·RDC1/(RDC1 + RU1) (Gleichung 13a) The control device 20 then controls the switch selector SW_MUX1 to 1. The controller 20 Further, the switches SWC1, SWUB1, SWDC1 are controlled to close (ie, ON) and controls the switches SWU1, SWUC1 to SWD1 to open (ie, turn OFF). So the second measured voltage Meas_1_B in ADC_1 is: Meas_1_B = VADC1 = VCAL * RDC1 / (RDC1 + RU1) (Equation 13a)
  • Die Steuereinrichtung 20 berechnet VADC1 anhand von Gleichung 13. Nach dieser Berechnung kann die Steuereinrichtung 20 feststellen, ob der Wert von RU1 mit der Zeit abgewichen ist: RU1 = RDC1·(Meas_1_A – Meas_1_B)/Meas_1_B (Gleichung 13b) The control device 20 calculates VADC1 using Equation 13. After this calculation, the controller can 20 determine if the value of RU1 has changed with time: RU1 = RDC1 * (Meas_1_A - Meas_1_B) / Meas_1_B (Equation 13b)
  • Die Steuereinrichtung 20 hält den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1. Die Steuereinrichtung 20 steuert dann die Schalter SWC1, SWUC1, SWD1 so, dass sie schließen (d. h., AN), und steuert die Schalter SWU1, SWUB1 bis SWDC1 so, dass sie öffnen (d. h., AUS). So ist eine dritte gemessene Spannung Meas_1_C in ADC_1: Meas_1_C = VADC1 = VCAL·RD1/(RD1 + RUC1) (Gleichung 13c) The control device 20 holds the switch selector SW_MUX1 at 1. The controller 20 then controls the switches SWC1, SWUC1, SWD1 to close (ie, ON) and controls the switches SWU1, SWUB1 to SWDC1 to open (ie, OFF). So, a third measured voltage Meas_1_C in ADC_1 is: Meas_1_C = VADC1 = VCAL * RD1 / (RD1 + RUC1) (Equation 13c)
  • Die Steuereinrichtung 20 berechnet VADC anhand von Gleichung 14. Nach dieser Berechnung stellt die Steuereinrichtung 20 fest, ob der Wert des Widerstandes RD1 im Verlauf der Zeit abgewichen ist. RD1 = RUC1·Meas_1_C/(Meas_1_A – Meas_1_C) (Gleichung 14) The control device 20 calculates VADC using Equation 14. After this calculation, the controller adjusts 20 determines whether the value of resistor RD1 has deviated over time. RD1 = RUC1 * Meas_1_C / (Meas_1_A - Meas_1_C) (Equation 14)
  • Wenn der Wert für RU1 und RD1 bekannt ist, ist es möglich, den konstanten Wert von DIV1, wie oben angemerkt, neu zu kalibrieren. Im Allgemeinen kann, wenn ein Verhältnis zwischen RU1 und RD1 kleiner ist als 10, eine derartige Differenz einen geringfügigen Leistungsverlust anzeigen, der einer zu vernachlässigenden Alterung in RD1 oder RU1 entspricht. Wenn jedoch ein Verhältnis zwischen RU1 und RD1 einen vorgegebenen Verhältniswert übersteigt, kann dieser Zustand anzeigen, dass die Alterung von RU1 und/oder RD1 ein zu vernachlässigendes Niveau übersteigt.If the value for RU1 and RD1 is known, it is possible to recalibrate the constant value of DIV1 as noted above. In general, if a ratio between RU1 and RD1 is less than 10, such a difference may indicate a slight power loss corresponding to negligible aging in RD1 or RU1. However, if a ratio between RU1 and RD1 exceeds a predetermined ratio, this condition may indicate that the aging of RU1 and / or RD1 exceeds a negligible level.
  • 4 stellt eine weitere Vorrichtung 10''' zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer weiteren Ausführungsform dar. Die Vorrichtung 10''' kann in Verbindung mit einem Hochspannungs-Präzisions-Spannungsbezugswert VCAL_HV eingesetzt werden. Dieser Hochspannungs-Präzisions-Spannungsbezugswert kann eine vereinfachte Implementierung ermöglichen. 4 represents another device 10 ''' for evaluating the integrity of various in connection with the analog-to-digital converter 12 used electronic devices according to another embodiment. The device 10 ''' can be used in conjunction with a high voltage precision voltage reference VCAL_HV. This high voltage precision voltage reference can provide a simplified implementation.
  • Der Betrieb im Normal-Modus wird in Verbindung mit der Schaltung 26a der Vorrichtung 10''' beschrieben. Der Normalmodus wird der Kürze halber nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise gleiche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 26a beschriebenen ausgeführt werden und gleichfalls auf Schaltung 26n in der Vorrichtung 10''' angewendet werden können, wobei sich jedoch die Bezeichnungen der Widerstände und Schalter für die Schaltung 26n ändern.Operation in normal mode will be in conjunction with the circuit 26a the device 10 ''' described. Normal mode will not be used in conjunction with circuitry for the sake of brevity 26n described. It is clear that, for example, the same operations as the following in connection with circuit 26a be executed described and also on circuit 26n in the device 10 ''' can be applied, but with the names of the resistors and switches for the circuit 26n to change.
  • Beim Betrieb im Normal-Modus (beispielsweise, wenn die Vorrichtung 10''' VM1 für die Schaltung 26a berechnet), steuert die Steuereinrichtung 20 den Schalter SWC1 so, dass er offen ist (d. h., AUS), und steuert den Schalter SWU1 so, dass er geschlossen ist (d. h., AN). Die Steuereinrichtung 20 setzt des Weiteren den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1, so dass der Eingang 22n die gemessene Spannung VM1 empfängt. Die Eingangsspannung an ADC_1 ist dabei: VADC1 = VM1·RD1/(RD1 + RU1) = VM1/DIV1 (Gleichung 15) When operating in normal mode (for example, when the device 10 ''' VM1 for the circuit 26a calculated) controls the controller 20 the switch SWC1 is open (ie, OFF), and controls the switch SWU1 to be closed (ie, ON). The control device 20 furthermore sets the switch selector SW_MUX1 to 1, so that the input 22n the measured voltage VM1 is receiving. The input voltage at ADC_1 is: VADC1 = VM1 * RD1 / (RD1 + RU1) = VM1 / DIV1 (Equation 15)
  • Der Kalibrierungs-Modus wird im Folgenden in Verbindung mit der Schaltung 26a der Vorrichtung 10''' beschrieben. Der Kürze halber wird der Kalibrierungs-Modus nicht in Verbindung mit Schaltung 26n beschrieben. Es ist klar, dass beispielsweise gleiche Vorgänge wie die im Folgenden in Verbindung mit Schaltung 26a beschriebenen ausgeführt werden und gleichfalls auf die Schaltung 26n in der Vorrichtung 10''' angewendet werden können, wobei sich die Bezeichnungen der Widerstände und Schalter für die Schaltung 26n ändern.The calibration mode will be described below in connection with the circuit 26a the device 10 ''' described. For the sake of brevity, the calibration mode will not work in conjunction with the circuit 26n described. It is clear that, for example, the same operations as the following in connection with circuit 26a be executed described and also on the circuit 26n in the device 10 ''' can be applied, with the names of the resistors and switches for the circuit 26n to change.
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert (a) den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf Null, steuert (b) den Schalter SWC1 so, dass er geschlossenen ist (d. h., AN), und steuert c) den Schalter SWU1 so, dass er offen ist (d. h., AUS) (beispielsweise so, dass der Eingang 22a aktiviert ist). Dabei ist die Eingangsspannung an dem Analog-Digital-Wandler: VADC1 = VCAL_HV·RDC1/(RDC1 + RUC1) (Gleichung 16) The control device 20 controls (a) the switching selector SW_MUX1 to zero, (b) controls the switch SWC1 to be closed (ie, ON), and c) controls the switch SWU1 to be open (ie, OFF) ( for example, so that the entrance 22a is activated). Here is the input voltage to the analog-to-digital converter: VADC1 = VCAL_HV * RDC1 / (RDC1 + RUC1) (Equation 16)
  • Die Steuereinrichtung 20 steuert dann den Schalt-Selektor SW_MUX1 auf 1, um den Eingang 22a zu aktivieren. Die Eingangsspannung des Analog-Digital-Wandlers ist so: VADC1 = VCAL_HV·RD1/(RDC + RU1) (Gleichung 17) The control device 20 then controls the switch selector SW_MUX1 to 1, to the input 22a to activate. The input voltage of the analog-to-digital converter is as follows: VADC1 = VCAL_HV * RD1 / (RDC + RU1) (Equation 17)
  • Nachdem zwei Messungen durchgeführt sind, bestimmt die Steuereinrichtung 20 die Werte von RU1 und RD1, um festzustellen, ob sich ihre Werte im Verlauf der Zeit geändert haben. Wenn diese Werte bekannt sind, ist es möglich, DIV1 neu zu kalibrieren.After two measurements have been made, the controller determines 20 the values of RU1 and RD1 to see if their values have changed over time. If these values are known, it is possible to recalibrate DIV1.
  • 5 stellt ein Verfahren 100, mit dem festgestellt wird, ob von einem Normalbetriebs-Modus zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen zu einem Kalibrierungs-Modus übergegangen wird, gemäß einer Ausführungsform dar. 5 represents a procedure 100 , which determines whether a normal mode of operation for evaluating the integrity of various in connection with the analog-to-digital converter 12 used electronic equipment is transferred to a calibration mode, according to an embodiment.
  • In Vorgang 102 wird die Steuereinrichtung 20 initialisiert, so dass Zeit (t) und Zählerwert N initialisiert werden. Des Weiteren speichert die Steuereinrichtung 20 einen Wert t(n), der einer vorgegebenen Zeit entspricht. Die vorgegebene Zeit entspricht im Allgemeinen einer Zeit, in der die Steuereinrichtung 20 den Normalbetriebs-Modus verlässt und in den Kalibrierungs-Modus zum Bewerten der Integrität verschiedener elektronischer Einrichtungen in der oben dargestellten Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' übergeht. In einem Beispiel kann die vorgegebene Zeit t(n) gleichmäßig beabstandeten Zeitpunkten entsprechen, die Gleichung t(n) = n·T folgen, wobei T eine Konstante ist, oder nicht gleichmäßig beabstandeten Zeitpunkten, die auf ein Ereignis, wie beispielsweise Starten eines Motors oder Abschalten des Motors, folgen, oder spezifischen Zeitpunkten, die berechnet werden, indem die Änderung der Spannungs-Bezugswerte und/oder der Widerstände modelliert werden, wie dies in der am 16. November 2012 eingereichten gleichzeitig anhängigen US-Anmeldung Nr. 13/679,370 dargelegt wird, die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird.In process 102 becomes the controller 20 initialized so that time (t) and counter value N are initialized. Furthermore, the controller stores 20 a value t (n) corresponding to a predetermined time. The predetermined time generally corresponds to a time in which the control device 20 Leaves the normal mode and in the calibration mode for evaluating the integrity of various electronic devices in the device shown above 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' passes. In one example, the predetermined time t (n) may correspond to equidistant times following the equation t (n) = n * T, where T is a constant, or nonuniformly spaced, time points related to an event, such as starting a motor or shutdown of the engine, or specific times calculated by modeling the change in voltage references and / or resistors, as described in copending US application Serial No. 13 / 679,370 filed on November 16, 2012 which is hereby incorporated by reference in its entirety.
  • In Vorgang 104 arbeitet die Steuereinrichtung 20 in dem Normalbetriebs-Modus. Die Vorrichtung 10, 10, 10'' und 10''' kann den Vorgang des Messens von Hochspannungen durchführen, um eine mit dem Fahrzeug zusammenhängende Funktion zu ermöglichen. Die Steuereinrichtung 20 kann die Zeit (t) verlängern, während der die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' in dem Normal-Modus arbeitet. Es ist klar, dass Zeit (t) über mehrere Vorgänge im Normal-Modus verlängert werden kann. Zeit (t) kann beispielsweise verstreichen oder über mehrere Einsätze der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' laufen, während der sie im Normalbetriebs-Modus arbeitet.In process 104 the controller works 20 in the normal operation mode. The device 10 . 10 . 10 '' and 10 ''' can perform the process of measuring high voltages to enable a vehicle-related function. The control device 20 can extend the time (t) during which the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' works in normal mode. It is clear that time (t) can be extended over several processes in normal mode. For example, time (t) may elapse or over multiple uses of the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' while working in normal mode.
  • In Vorgang 106 kann die Steuereinrichtung 20 eine aktuelle Zeit (t) mit der vorgegebenen Zeit t(n) vergleichen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 20 die verstrichene Zeit oder die Gesamtzeit, über die die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' in dem Normalbetriebs-Modus gearbeitet hat, zu einem bestimmten Punkt mit der vorgegebenen Zeit t(n) vergleichen, um festzustellen, ob die Zeit (t) t(n) übersteigt. Dieser Vergleich kann beispielsweise beim Starten des Motors oder beim Abschalten des Motors durchgeführt werden. Die Fahrzeugfunktion, die den Vergleich von Zeit (t) mit der vorgegebenen Zeit t(n) auslöst, kann auf Basis der gewünschten Kriterien einer bestimmten Implementierung variieren.In process 106 can the controller 20 compare a current time (t) with the given time t (n). For example, the control device 20 the elapsed time or the total time over which the device is 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' in the normal operation mode, compare at some point with the given time t (n) to see if the time (t) exceeds t (n). This comparison can be carried out, for example, when starting the engine or when switching off the engine. The vehicle function that triggers the comparison of time (t) with the predetermined time t (n) may vary based on the desired criteria of a particular implementation.
  • Wenn die Zeit (t) die vorgegebene Zeit t(n) überschreitet, geht das Verfahren 100 zu Vorgang 108 über. Wenn nicht, geht das Verfahren 100 zu Vorgang 104 zurück.If the time (t) exceeds the predetermined time t (n), the process goes 100 to process 108 above. If not, the procedure goes 100 to process 104 back.
  • In Vorgang 108 steuert die Steuereinrichtung 20 die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' so, dass sie von dem Normalbetriebs-Modus zu dem Kalibrierungs-Modus übergeht. In Vorgang 110 inkrementiert die Steuereinrichtung 20 den Zählerwert N um 1 und geht wieder zu Vorgang 104 über. Der Zähler N speichert die Anzahl abgeschlossener Kalibrierungen. Damit ist es möglich, festzustellen, wie oft 10, 10', 10'' und 10''' kalibriert worden sind, und nach einer bestimmten Anzahl von Neu-Kalibrierungen eine Warnung zu erzeugen oder die Durchführung der Neu-Kalibrierungen zu beenden, da die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' möglicherweise ihre erwartete Lebensdauer überschritten hat.In process 108 controls the controller 20 the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' such that it transitions from the normal mode to the calibration mode. In process 110 increments the controller 20 the counter value N by 1 and goes back to process 104 above. The counter N stores the number of completed calibrations. This makes it possible to determine how often 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' and after a certain number of recalibrations to generate a warning or stop performing the re-calibrations as the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' may have exceeded their expected life.
  • 6A6B stellt ein Verfahren 200 zum Bewerten der Integrität verschiedener in Verbindung mit dem Analog-Digital-Wandler 12 eingesetzter elektronischer Einrichtungen gemäß einer Ausführungsform dar. Das Verfahren wird, wie angemerkt, der Kürze halber in Verbindung mit der Schaltung 26a der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' beschrieben. Es ist klar, dass das Verfahren 200 gleichfalls für die Schaltung 26n gilt. 6A - 6B represents a procedure 200 for evaluating the integrity of various in connection with the analog-to-digital converter 12 The method is, as noted, for the sake of brevity in connection with the circuit 26a the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' described. It is clear that the procedure 200 also for the circuit 26n applies.
  • In Vorgang 202 setzt die Steuereinrichtung 20 einen Zählwert i auf 1. Der Zählwert i entspricht im Allgemeinen der jeweiligen Schaltung 26a, 26b, 26c, ... 26n, die in den Kalibrierungs-Modus versetzt ist. Beispielsweise gibt bei der Vorrichtung 10, wie in Verbindung mit 1 gezeigt, wenn i = 1, dieser Zustand an, dass die Schaltung 26a in den Kalibrierungs-Modus versetzt wird usw., wenn der Zählwert inkrementiert wird.In process 202 sets the controller 20 a count i to 1. The count i generally corresponds to the respective circuit 26a . 26b . 26c , ... 26n which is placed in the calibration mode. For example, in the device 10 , as in connection with 1 shown when i = 1, this state indicates that the circuit 26a is set to the calibration mode, etc., when the count value is incremented.
  • In Vorgang 204 vergleicht die Steuereinrichtung 20 den Zählwert i mit der Gesamtzahl verschiedener Analog-Digital-Wandler (z. B. ADC_1–ADC N (siehe 14)) in (zum Beispiel N_ADC) in der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''', um festzustellen, ob der Zählwert höher ist als die Gesamtzahl verschiedener Analog-Digital-Wandler in der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10'''. Wenn der Zählwert i gleich N_ADC + 1 ist, dann zeigt dieser Zustand im Allgemeinen an, dass alle der Schaltungen (26a, 26n), die funktional mit dem Analog-Digital-Wandler 12 gekoppelt sind, in den Kalibrierungs-Modus versetzt worden sind und entsprechende Messungen von VADC1–VADCn ermittelt worden sind. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, geht das Verfahren 200 zu Vorgang 220 über. Wenn nicht, zeigt dieser Zustand im Allgemeinen an, dass eine nächste Schaltung (z. B. 26b, 26c,... 26n) in den Kalibrierungs-Modus versetzt werden muss, um VADCb–VADCn zu messen. Wenn der Zählwert i nicht der Gesamtzahl verschiedener Analog-Digital-Wandler (z. B. N_ADC) entspricht, dann geht das Verfahren 200 zu Vorgang 106 über.In process 204 compares the controller 20 the count i with the total number of different analog-to-digital converters (eg ADC_1-ADC N (see 1 - 4 )) in (for example N_ADC) in the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' to determine if the count is greater than the total number of different analog-to-digital converters in the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' , If the count i is equal to N_ADC + 1, then this condition generally indicates that all of the circuits ( 26a . 26n ), which are functional with the analog-to-digital converter 12 coupled, have been placed in the calibration mode and corresponding measurements of VADC1-VADCn have been determined. If this condition is met, the procedure goes 200 to process 220 above. If not, this condition generally indicates that a next circuit (e.g. 26b . 26c ... 26n ) must be placed in the calibration mode to measure VADCb-VADCn. If the count i does not equal the total number of different analog-to-digital converters (eg, N_ADC), then the procedure goes 200 to process 106 above.
  • In Vorgang 206 initialisiert die Steuereinrichtung 20 den Selektor-Schalter SW_MX_i = 0, schließt dann die Schalter SWCi und SWDCi und öffnet die Schalter SWUi und SWDi, um die entsprechende Schaltung 26a26n in den Kalibrierungs-Modus zu versetzen.In process 206 initializes the controller 20 the selector switch SW_MX_i = 0, then closes the switches SWCi and SWDCi and opens the switches SWUi and SWDi to the corresponding circuit 26a - 26n into calibration mode.
  • In Vorgang 208 bestimmt die Steuereinrichtung 20 die erste gemessene Spannung Meas_1_A (siehe Gleichung 7a), die in diesem Fall VCALi und VADCi entspricht.In process 208 determines the controller 20 the first measured voltage Meas_1_A (see Equation 7a), which in this case corresponds to VCALi and VADCi.
  • In Vorgang 210 speichert die Steuereinrichtung 20 die erste gemessene Spannung Meas_1_A.In process 210 stores the controller 20 the first measured voltage Meas_1_A.
  • In Vorgang 212 setzt die Steuereinrichtung 20 den Selektor-Schalter SW_MX_i auf 1.In process 212 sets the controller 20 the selector switch SW_MX_i to 1.
  • In Vorgang 214 bestimmt die Steuereinrichtung 20 die zweite gemessene Spannung Meas_1_B, wie eingestellt, für unten, (siehe beispielsweise auch Gleichung 7b), während der Selektor-Schalter SW_MX_i auf 1 gesetzt wird. In diesem Fall wird VADCi gemessen gemäß: VADCi = VCAL·RDCi/(RDCi + RUi) (Gleichung 18) In process 214 determines the controller 20 the second measured voltage Meas_1_B as set for below, (see, for example, Equation 7b) while the selector switch SW_MX_i is set to 1. In this case, VADCi is measured according to: VADCi = VCAL * RDCi / (RDCi + RUi) (Equation 18)
  • In Vorgang 216 speichert die Steuereinrichtung 20 die zweite gemessene Spannung Meas_1_B.In process 216 stores the controller 20 the second measured voltage Meas_1_B.
  • In Vorgang 218 inkrementiert die Steuereinrichtung 20 den Zählwert i um 1 und kehrt zu Vorgang 204 zurück.In process 218 increments the controller 20 the count i by 1 and returns to task 204 back.
  • In Vorgang 220 stellt die Steuereinrichtung 20 fest, ob alle der ersten gemessenen Spannungen (z. B. MEAS_1_i) und alle der zweiten gemessenen Spannungen (z. B. MEAS_2_i) einen ersten vorgegebenen Bereich bzw. einen zweiten vorgegebenen Bereich überschreiten. Die Steuereinrichtung 20 stellt beispielsweise für alle Schaltungen 26a26n fest, ob alle der ersten gemessenen Spannungen (z. B. MEAS_1_i) und alle der zweiten gemessenen Spannungen (z. B. MEAS_2_i) den ersten vorgegebenen Bereich bzw. den zweiten vorgegebenen Bereich überschreiten. Wenn dies nicht der Fall ist, dann geht das Verfahren 200 zu Vorgang 226 über.In process 220 represents the controller 20 determines whether all of the first measured voltages (eg MEAS_1_i) and all of the second measured voltages (eg MEAS_2_i) exceed a first predetermined range or a second predetermined range. The control device 20 represents, for example, all circuits 26a - 26n determines whether all of the first measured voltages (eg, MEAS_1_i) and all of the second measured voltages (eg, MEAS_2_i) exceed the first predetermined range and the second predetermined range, respectively. If not, then the procedure goes 200 to process 226 above.
  • In Vorgang 222 stellt die Steuereinrichtung 20 fest, dass die Stromquelle 28, die im Allgemeinen VCAL bereitstellt, einen Fehler aufweist und stellt eine elektronische Benachrichtigung für einen Benutzer dahingehend bereit, dass ein Fehler vorliegt. Wenn VCAL einen Fehler aufweist, würde dieser Zustand im Allgemeinen dazu führen, dass alle der ersten gemessenen Spannungen MEAS_1_i und alle der zweiten gemessenen Spannungen MEAS_2_i Werte aufweisen, die außerhalb des Bereiches liegen.In process 222 represents the controller 20 notice that the power source 28 , which generally provides VCAL, has an error, and provides an electronic notification to a user that there is an error. In general, if VCAL has an error, this condition would cause all of the first measured voltages MEAS_1_i and all of the second measured voltages MEAS_2_i to have values out of range.
  • In Vorgang 224 beendet die Steuereinrichtung 20 Durchführung des Kalibrierungs-Modus, da die Stromquelle 28, die VCAL bereitstellt, einen Fehler aufweist.In process 224 ends the control device 20 Carrying out the calibration mode as the power source 28 that provides VCAL has an error.
  • In Vorgang 226 stellt die Steuereinrichtung 20 fest, ob wenigstens eine der zweiten gemessenen Spannungen MEAS_2_i für eine der Schaltungen 26a26n den zweiten vorgegebenen Bereich übersteigt. Wenn diese Bedingung gilt, geht das Verfahren 200 zu Vorgang 228 über. Wenn nicht, geht das Verfahren 200 zu Vorgang 230 über.In process 226 represents the controller 20 determines whether at least one of the second measured voltages MEAS_2_i for one of the circuits 26a - 26n exceeds the second predetermined range. If this condition holds, the procedure goes 200 to process 228 above. If not, the procedure goes 200 to process 230 above.
  • In Vorgang 228 stellt die Steuereinrichtung 20 eine elektronische Benachrichtigung dahingehend bereit, dass ein Widerstand in der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' gealtert ist und sich nicht mehr innerhalb des Bereiches befindet. In process 228 represents the controller 20 an electronic notification ready that a resistance in the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' has aged and is no longer within the range.
  • In Vorgang 230 setzt die Steuereinrichtung 20 den Zählwert i auf 1, um etwaige VREF1 für den Fall neu zu kalibrieren, dass erfasst wird, dass VCAL einen Abweichungszustand (siehe Vorgang 236) für die Schaltung 26a aufweist. Die Steuereinrichtung 20 setzt den Zählwert i auf 1, um RU1 für den Fall neu zu kalibrieren, dass RU1 einen Abweichungszustand (siehe Vorgang 238) für die Schaltung 26a aufweist.In process 230 sets the controller 20 the count i to 1 to recalibrate any VREF1 in the event that it is detected that VCAL is in a departure state (see operation 236 ) for the circuit 26a having. The control device 20 sets count i to 1 to recalibrate RU1 in case RU1 experiences a drift condition (see operation 238 ) for the circuit 26a having.
  • In Vorgang 232 vergleicht die Steuereinrichtung 20 den Zählwert i mit der Gesamtzahl verschiedener Analog-Digital-Wandler (z. B. N_ADC) in der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''', um festzustellen, ob der Zählwert höher ist als die Gesamtzahl verschiedener ADCs in der Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10'''. Wenn der Zählwert i N_ADC + 1 entspricht, zeigt dieser Zustand im Allgemeinen an, dass keine Neu-Kalibrierung erforderlich ist. In diesem Zustand geht das Verfahren 200 dann zu Vorgang 234 über. Wenn nicht, zeigt dieser Zustand im Allgemeinen an, dass eine Neu-Kalibrierung möglicherweise erforderlich ist, und diese wird, wie erforderlich, in Verbindung mit den Vorgängen 236 und/oder 238 für eine bestimmte Schaltung 26a26n durchgeführt. Wenn der Zählwert i nicht dem vorgegebenen Wert entspricht, geht das Verfahren 200 zu Vorgang 236 über usw.In process 232 compares the controller 20 the count i with the total number of different analog-to-digital converters (eg N_ADC) in the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' to determine if the count is greater than the total number of different ADCs in the device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' , If count i equals N_ADC + 1, this condition generally indicates that no recalibration is required. In this state, the procedure goes 200 then to action 234 above. If not, this condition generally indicates that recalibration may be required, and this will be associated with the operations as necessary 236 and or 238 for a particular circuit 26a - 26n carried out. If the count value i does not correspond to the predetermined value, the procedure goes 200 to process 236 about etc.
  • In Vorgang 236 kalibriert die Steuereinrichtung 20 eine oder mehrere VREFi für einen bestimmten ADC_1–ADC_n unter Verwendung der ersten Messung von VADC1 neu.In process 236 calibrates the controller 20 one or more VREFi for a given ADC_1 ADC_n using the first measurement of VADC1.
  • Die Kalibrierung läuft wie im Folgenden beschrieben ab. Der Analog-Digital-Wandler 12 erzeugt einen digitalen Ausgangscode für einen Sensoreingang VIN entsprechend der folgenden Gleichung: output = VIN·(2n/VREF) wobei ”output” der digitale Ausgangscode in dezimaler Form ist und ”n” die Anzahl von Bits der Auflösung des Analog-Digital-Wandlers ist. Die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' wird nach der Fertigung am Ende des Prozesses kalibriert, und der ermittelte Ausgangscode wird in einem Speicher gespeichert und dieser wird verwendet, um, wie hier offenbart, die folgenden Messungen zu korrigieren. Wenn die Kalibrierung abgeschlossen ist, wird der gespeicherte Code mit dem gemessenen Ausgangscode verglichen, und der in dem Speicher gespeicherte Code wird entsprechend modifiziert.The calibration is performed as described below. The analog-to-digital converter 12 generates a digital output code for a sensor input V IN according to the following equation: output = V IN * (2n / V REF ) where "output" is the digital output code in decimal form and "n" is the number of bits of resolution of the analog-to-digital converter. The device 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' is calibrated after fabrication at the end of the process, and the determined output code is stored in memory and this is used to correct the following measurements as disclosed herein. When the calibration is complete, the stored code is compared with the measured output code and the code stored in the memory is modified accordingly.
  • In Vorgang 238 kalibriert die Steuereinrichtung 20 einen oder mehreren RU1–RUn unter Verwendung der zweiten Messung von VADC1 neu.In process 238 calibrates the controller 20 one or more RU1 RUn using the second measurement of VADC1.
  • Die Kalibrierung wird durchgeführt, indem der konstante Wert von DIV1, wie oben erläutert, modifiziert wird. Unter Berücksichtigung von ADC1 sowie der ersten und der zweiten gemessenen Spannung (z. B. Meas_1_A und Meas_1_B) bestimmt die Steuereinrichtung 20 den Wert von RU1 unter Verwendung der folgenden Gleichung: RU1 = RDC1·(Meas_1_A – Meas_1_B)/Meas_1_B The calibration is performed by modifying the constant value of DIV1 as explained above. Considering ADC1 and the first and second measured voltages (eg, Meas_1_A and Meas_1_B), the controller determines 20 the value of RU1 using the following equation: RU1 = RDC1 * (Meas_1_A - Meas_1_B) / Meas_1_B
  • Wenn der Wert von RU1 berechnet ist, stellt die Vorrichtung 10, 10', 10'' und 10''' fest, ob er sich im Laufe der Zeit geändert hat und kalibriert den konstanten Wert von DIV1 neu.When the value of RU1 is calculated, the device stops 10 . 10 ' . 10 '' and 10 ''' determines if it has changed over time and recalibrates the constant value of DIV1.
  • In Vorgang 240 erhöht die Steuereinrichtung 20 den Zählwert i auf 2, so dass die Vorgänge 136 und 138 für Schaltung 26b usw. erneut ausgeführt werden können, wenn Neu-Kalibrierung erforderlich ist.In process 240 increases the control device 20 the count i to 2, so that the operations 136 and 138 for circuit 26b etc. can be re-executed if recalibration is required.
  • Obwohl oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Patentbeschreibung verwendeten Formulierung beschreibende und keine beschränkenden Formulierungen, und es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Des Weiteren können die Merkmale verschiedener Umsetzungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung auszubilden.Although exemplary embodiments are described above, these embodiments are not intended to describe all possible forms of the invention. Rather, the words used in the specification are words of description rather than limitation, and it is to be understood that various changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Furthermore, the features of various implementations may be combined to form further embodiments of the invention.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • US 6445315 [0004] US 6445315 [0004]

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum Bestimmen von Integrität einer elektronischen Einrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Steuereinrichtung, die funktional mit einer Hochspannungs-Messschaltung sowie einem Analog-Digital-Wandler (ADC) gekoppelt ist, wobei die Hochspannungs-Messschaltung ein Hochspannungssignal empfängt und wenigstens einen belasteten Widerstand enthält, mit dem das Hochspannungssignal zu einem geeigneten Spannungssignal reduziert wird, das dem Analog-Digital-Wandler bereitgestellt wird, um in einem Normalbetriebs-Modus eine Messung desselben durchzuführen, die das Hochspannungssignal anzeigt, wobei die Steuereinrichtung so konfiguriert ist, dass sie: in einem Kalibrierungs-Modus eine kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand anlegt; und einen Widerstandswert des wenigstens einen belasteten Widerstandes auf Basis des Anlegens der kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand berechnet, um festzustellen, ob sich der wenigstens eine belastete Widerstand in einem belasteten Zustand befindet.Apparatus for determining the integrity of an electronic device in a vehicle, the apparatus comprising: a controller operably coupled to a high voltage sense circuit and an analog to digital converter (ADC), the high voltage sense circuit receiving a high voltage signal and including at least one loaded resistor for reducing the high voltage signal to a suitable voltage signal the analog-to-digital converter to perform a measurement thereof in a normal mode of operation indicative of the high voltage signal, the controller being configured to: applying a calibrated voltage to the at least one loaded resistor in a calibration mode; and calculates a resistance value of the at least one loaded resistor based on application of the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to determine if the at least one loaded resistor is in a loaded condition.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie die kalibrierte Spannung misst, um eine erste gemessene Spannung zu erzeugen, bevor die kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand angelegt wird.The apparatus of claim 1, wherein the controller is further configured to measure the calibrated voltage to produce a first measured voltage before the calibrated voltage is applied to the at least one loaded resistor.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie wenigstens einen Schalter so steuert, dass verhindert wird, dass die Messschaltung das Hochspannungssignal empfängt, und dass die Messschaltung befähigt wird, die kalibrierte Spannung in dem kalibrierten Modus zu empfangen.The apparatus of claim 2, wherein the controller is further configured to control at least one switch to prevent the measurement circuit from receiving the high voltage signal and to enable the measurement circuit to receive the calibrated voltage in the calibrated mode.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie die kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand anlegt, um eine zweite gemessene Spannung zu erzeugen.The apparatus of claim 2, wherein the controller is further configured to apply the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to produce a second measured voltage.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie den Widerstandswert des wenigstens einen belasteten Widerstandes auf Basis der zweiten gemessenen Spannung berechnet. The device of claim 4, wherein the controller is further configured to calculate the resistance of the at least one loaded resistor based on the second measured voltage.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie wenigstens einen Schalter zum Steuern der Vorrichtung so steuert, dass er von dem Normalbetriebs-Modus in den Kalibrierungs-Modus übergeht.The apparatus of claim 1, wherein the controller is further configured to control at least one switch for controlling the device to transition from the normal mode to the calibration mode.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine belastete Widerstand mit einem ersten Widerstand zusammenwirkt, um einem Spannungsteiler bereitzustellen, mit dem das Hochspannungssignal zu dem geeigneten Spannungssignal zum Durchführen der Messung in dem Normalbetriebs-Modus reduziert wird.The device of claim 1, wherein the at least one loaded resistor cooperates with a first resistor to provide a voltage divider for reducing the high voltage signal to the appropriate voltage signal for performing the measurement in the normal mode of operation.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Hochspannungssignal stärker ist als 36 V.The device of claim 1, wherein the high voltage signal is greater than 36 V.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Hochspannungssignal stärker ist als 400 V.The device of claim 1, wherein the high voltage signal is greater than 400V.
  10. Vorrichtung zum Bestimmen von Integrität einer elektrischen Einrichtung in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Hochspannungs-Messschaltung zum Empfangen eines Hochspannungssignals, die wenigstens einen belasteten Widerstand zum Reduzieren des Hochspannungssignals zu einem geeigneten Spannungssignal enthält; einen Analog-Digital-Wandler (ADC) zum Empfangen des geeigneten Spannungspegels zum Durchführen einer Messung desselben in einem Normalbetriebs-Modus, die das Hochspannungssignal anzeigt; eine Steuereinrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie: in einem Kalibrierungs-Modus eine kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand anlegt; und einen Widerstandswert des wenigstens einen belasteten Widerstandes auf Basis des Anlegens der kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand berechnet, um festzustellen, ob sich der wenigstens eine belastete Widerstand in einem belasteten Zustand befindet.An apparatus for determining the integrity of an electrical device in a vehicle, the apparatus comprising: a high voltage measurement circuit for receiving a high voltage signal including at least one loaded resistor for reducing the high voltage signal to a suitable voltage signal; an analog-to-digital converter (ADC) for receiving the appropriate voltage level for making a measurement thereof in a normal mode indicating the high voltage signal; a controller configured to: applying a calibrated voltage to the at least one loaded resistor in a calibration mode; and calculates a resistance value of the at least one loaded resistor based on application of the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to determine if the at least one loaded resistor is in a loaded condition.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie die kalibrierte Spannung misst, um eine erste gemessene Spannung zu erzeugen, bevor die kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand angelegt wird.The apparatus of claim 10, wherein the controller is further configured to measure the calibrated voltage to produce a first measured voltage before the calibrated voltage is applied to the at least one loaded resistor.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie wenigstens einen Schalter so steuert, dass verhindert wird, dass die Messschaltung das Hochspannungssignal empfängt, und dass die Messschaltung befähigt wird, die kalibrierte Spannung in dem kalibrierten Modus zu empfangen.The apparatus of claim 11, wherein the controller is further configured to control at least one switch to prevent the measurement circuit from receiving the high voltage signal and to enable the measurement circuit to receive the calibrated voltage in the calibrated mode.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie die kalibrierte Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand anlegt, um eine zweite gemessene Spannung zu erzeugen.The apparatus of claim 11, wherein the controller is further configured to apply the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to produce a second measured voltage.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie den Widerstandswert des wenigstens einen belasteten Widerstandes auf Basis der zweiten gemessenen Spannung berechnet. The apparatus of claim 13, wherein the controller is further configured to calculate the resistance of the at least one loaded resistor based on the second measured voltage.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung des Weiteren so konfiguriert ist, dass sie wenigstens einen Schalter zum Steuern der Vorrichtung so steuert, dass er von dem Normalbetriebs-Modus in den Kalibrierungs-Modus übergeht.The apparatus of claim 10, wherein the controller is further configured to control at least one switch for controlling the device to transition from the normal mode to the calibration mode.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine belastete Widerstand mit einem ersten Widerstand zusammenwirkt, um einem Spannungsteiler bereitzustellen, mit dem das Hochspannungssignal zu dem geeigneten Spannungssignal zum Durchführen der Messung in dem Normalbetriebs-Modus reduziert wird.The apparatus of claim 10, wherein the at least one loaded resistor cooperates with a first resistor to provide a voltage divider for reducing the high voltage signal to the appropriate voltage signal for performing the measurement in the normal mode of operation.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Hochspannungssignal stärker ist als 36 V.The device of claim 10, wherein the high voltage signal is greater than 36 V.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Hochspannungssignal stärker ist als 400 V.The device of claim 10, wherein the high voltage signal is greater than 400V.
  19. Verfahren zum Bestimmen von Integrität einer elektrischen Einrichtung in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Hochspannungssignals; Reduzieren des Hochspannungssignals über wenigstens einen belasteten Widerstand, um ein geeignetes Spannungssignal bereitzustellen; digitales Umwandeln des geeigneten Spannungspegels zum Durchführen einer Messung in einem Normalbetriebs-Modus, die das Hochspannungssignal anzeigt; Anlegen einer kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belastete Widerstand in einem Kalibrierungs-Modus; und Berechnen eines Widerstandswertes des wenigstens einen belasteten Widerstandes auf Basis des Anlegens der kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand, um festzustellen, ob sich der wenigstens eine belastete Widerstand in belastetem Zustand befindet.A method of determining integrity of an electrical device in a vehicle, the method comprising: Receiving a high voltage signal; Reducing the high voltage signal across at least one loaded resistor to provide a suitable voltage signal; digitally converting the appropriate voltage level to perform a measurement in a normal mode indicating the high voltage signal; Applying a calibrated voltage to the at least one loaded resistor in a calibration mode; and Calculating a resistance value of the at least one loaded resistor based on the application of the calibrated voltage to the at least one loaded resistor to determine if the at least one loaded resistor is in a loaded condition.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, das des Weiteren Messen der kalibrierten Spannung zum Erzeugen einer ersten gemessenen Spannung vor Anlegen der kalibrierten Spannung an den wenigstens einen belasteten Widerstand umfasst.The method of claim 19, further comprising measuring the calibrated voltage to produce a first measured voltage prior to application of the calibrated voltage to the at least one loaded resistor.
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