DE112007002569B4

DE112007002569B4 - Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und Verfahren zur Batteriespannungsmessung unter Verwendung derselben

Info

Publication number: DE112007002569B4
Application number: DE112007002569.7T
Authority: DE
Inventors: Ywun Seok Jeon; Bon Woong Ku
Original assignee: Kefico Corp
Current assignee: Hyundai Kefico Corp
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: US8058877B2; JP2010507800A; US20100026308A1; DE112007002569T5; JP4880038B2; WO2008054048A1; KR100756976B1

Abstract

Schaltung zum Messen einer Batteriespannung, wobei die Batterie aus k Spannungsquellen, die eine 1-te Spannungsquelle (V1) bis k-te Spannungsquelle (V8) sind und die miteinander in Reihe geschaltet sind, besteht und wobei die Schaltung umfasst: k + 1 Schaltelemente, die ein 1-tes Schaltelement (T1) bis k + 1-tes Schaltelement (T9) sind, wobei jedes der 1-ten bis k-ten Schaltelemente (T1 bis T8) mit einem jeweiligen positiven Pol einer entsprechenden Spannungsquelle der k Spannungsquellen (V1 bis V8) verbunden ist und das k + 1-te Schaltelement (T9) mit einem negativen Pol der k-ten Spannungsquelle (V8) der k Spannungsquellen (V1 bis V8) verbunden ist; n Knoten, welche ein 1-ter Knoten (N1) bis ein n-ter Knoten (N3) sind, wobei jedes der k + 1 Schaltelemente (T1 bis T9) abwechselnd mit dem 1-ten bis n-ten Knoten (N1 bis N3) verbunden ist; n Kondensatoren (31 bis 33), welche ein 1-ter Kondensator (31) bis ein n-ter Kondensator (33) sind, wobei die n Kondensatoren (31 bis 33) miteinander verbunden sind, um eine geschlossene Schleife zu bilden, wobei der 1-te bis n-te Knoten (N1 bis N3) jeweils mit einem ”+”-Anschluss eines entsprechende Kondensators der n Kondensatoren (31 bis 33) verbunden ist; n Spannungsmesseinheiten, welche eine 1-te Spannungsmesseinheit (51) bis eine n-te Spannungsmesseinheit (53) sind, wobei die 1-te bis n-te Spannungsmesseinheit (51 bis 53) mit den n Kondensatoren (31 bis 33) durch eine Abtastungsschalteinheit verbunden sind; und die Abtastungsschalteinheit, die n Abtastungsschaltelemente (S1 bis S3) aufweist, welche ein 1-tes Abtastungsschaltelement (S1) bis ein n-tes Abtastungsschaltelement (S3) sind, wobei jedes der 1-ten bis n-ten Abtastungsschaltelemente (S1 bis S3) einen Anschluss hat, der mit dem ”+”-Anschluss des entsprechenden Kondensators ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und auf ein Verfahren zur Batteriespannungsmessung unter Verwendung derselben. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und auf ein Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung derselben, die die Batteriespannung genau messen können und eine Zeitdauer zum Messen einer Batteriespannung verringern können.
Stand der Technik
Im Allgemeinen enthält eine Batterie mehrere Spannungsquellen, die miteinander in Reihe geschaltet sind, wobei die Spannung der Batterie durch Messen der Spannungen von den mehreren Spannungsquellen, die miteinander in Reihen geschaltet sind, und Summieren der gemessenen Spannungen berechnet wird. Dementsprechend enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet, die eine Batteriespannung misst, Schaltungen zum Messen der Spannungen jeweils von den mehreren Spannungsquellen.
1 ist ein Stromlaufplan, der die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht.
In 1 enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet eine erste bis 2n-te Spannungsquelle V1 bis V2n (wobei n eine natürliche Zahl von 1 oder mehr ist), die zueinander in Reihe geschaltet sind, und eine erste Schaltbank 1, die Eingangsanschlüsse aufweist, die mit den ungeradzahligen Spannungsquellen V1 bis V2n – 1 unter der ersten bis 2n-ten Spannungsquelle V1 bis V2n verbunden sind.
Ferner enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet eine zweite Schaltbank 2, die Eingangsanschlüsse aufweist, die mit den geradzahligen Spannungsquellen V2 bis V2n unter der ersten bis 2n-ten Spannungsquelle V1 bis V2n verbunden sind, einen Kondensator 3, dessen einer Anschluss mit einem Ausgangsanschluss der ersten Schaltbank 1 verbunden ist und dessen anderer Anschluss mit einem Ausgangsanschluss der zweiten Schaltbank 2 verbunden ist, eine Spannungsmesseinheit 5, die eine in den Kondensator 3 geladene Spannung misst, und eine Abtastungsschalteinheit 4, die den Kondensator 3 und die Spannungsmesseinheit 5 verbindet.
Die erste Schaltbank 1 enthält die ungeradzahligen Schaltelemente S1 bis S2n + 1 und die zweite Schaltbank 2 enthält die geradzahligen Schaltelemente S2 bis S2n.
Die Abtastungsschalteinheit 4 enthält ein erstes Abtastungsschaltelement 4a, das einen Anschluss des Kondensators 3 und den positiven Spannungseingangsanschluss (+) der Spannungsmesseinheit 5 verbindet, ein zweites Abtastungsschaltelement 4b, das einen Anschluss des Kondensators 3 und den negativen Spannungseingangsanschluss (–) der Spannungsmesseinheit 5 verbindet, ein drittes Abtastungsschaltelement 4c, das den anderen Anschluss des Kondensators 3 und den positiven Spannungseingangsanschluss (+) der Spannungsmesseinheit 5 verbindet, und ein viertes Abtastungsschaltelement 4d, das den anderen Anschluss des Kondensators 3 und den negativen Spannungseingangsanschluss (–) der Spannungsmesseinheit 5 verbindet.
Im Folgenden wird anhand von 2 ausführlich ein Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet beschrieben.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet werden zuerst ein erstes Schaltelement S1 der ersten Schaltbank 1 und ein zweites Schaltelement S2 der zweiten Schaltbank 2 eingeschaltet, sodass die Spannung der ersten Spannungsquelle V1 in den Kondensator 3 geladen wird.
Daraufhin werden das erste Abtastungsschaltelement 4a und das vierte Abtastungsschaltelement 4d eingeschaltet und wird durch die Spannungsmesseinheit 5 die Spannung der ersten Spannungsquelle V1 gemessen.
Daraufhin werden das erste Schaltelement S1 der ersten Schaltbank 1 und das zweite Schaltelement S2 der zweiten Schaltbank 2 ausgeschaltet, um die in den Kondensator 3 geladene Spannung der ersten Spannungsquelle V1 zu entladen.
Daraufhin werden das zweite Schaltelement S2 der zweiten Schaltbank 2 und ein drittes Schaltelement S3 der ersten Schaltbank 1 eingeschaltet, um die Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 in den Kondensator 3 zu entladen.
Daraufhin werden das zweite Abtastungsschaltelement 4b und das dritte Abtastungsschaltelement 4c eingeschaltet und wird durch die Spannungsmesseinheit 5 die Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 gemessen.
Daraufhin werden das zweite Schaltelement S2 der zweiten Schaltbank 2 und das dritte Schaltelement S3 der ersten Schaltbank 1 eingeschaltet, um die in den Kondensator 3 geladene Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 zu entladen.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet werden, nachdem die Spannungen der ersten bis 2n-ten Spannungsquelle V1 bis V2n nacheinander durch Wiederholen des oben beschriebenen Verfahrens gemessen worden sind, die nacheinander gemessenen Spannungen der ersten bis 2n-ten Spannungsquelle V1 bis V2n summiert, um eine Gesamtspannung zu berechnen, die in die Batterie geladen ist.
Weiter wird in der DE 601 22 088 T2 eine Batteriespannungs-Messvorrichtung beschrieben, bei der ein Referenzspannungs-Steuerabschnitt vorgesehen ist, um einen Ausgang einer Referenzspannung eines Pegeländerungsabschnitts entsprechend der Polarität der über den Pegeländerungsabschnitt eingegebenen Spannung zu steuern.
Weiter wird in der DE 600 24 753 T2 eine Batterispannungsmesseinrichtung beschrieben, bei der ein Entstörfilter vor jeder der Spannungsmesseinrichtungen vorgesehen ist, der Widerstände und einen Kondensator aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Allerdings misst die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet mit der oben beschriebenen Struktur die Spannung jeder Spannungsquelle unter Verwendung eines einzelnen Kondensators. Um die Spannung jeder Spannungsquelle genau zu messen, muss somit der Kondensator für jede Zeitdauer ausreichend entladen werden, bis eine Spannung einer nächsten Spannungsquelle gemessen wird, nachdem eine Spannung einer Spannungsquelle gemessen worden ist.
Dementsprechend werden in der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet die Schaltelemente ausgeschaltet, um den Kondensator für jede Zeitdauer zu entladen. Da der einzelne Kondensator innerhalb eines kurzen Zyklus ununterbrochen geladen und entladen wird, tritt aber das folgende Problem auf. Restladungen, die nicht vollständig aus dem Kondensator entladen werden, werden in dem Kondensator angesammelt, sodass gemessene fehlerhafte Spannungswerte ununterbrochen angesammelt werden, während die Spannungsmessung wiederholt wird, und die Anzahl, in der die Spannungen gemessen werden, erhöht wird.
Da das Entladen des Kondensators für jede Zeitdauer eine Zeit dauert, wird ferner eine Zeitdauer zum Messen der Spannungen erhöht, während die Anzahl der Spannungsquellen erhöht wird.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und ein Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung derselben zu schaffen, die verhindern können, dass Messfehler wegen Restladungen in einem Kondensator auftreten, und die die Zeitdauer zum Messen der Batteriespannung verringern.
Technische Lösung
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben wird eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben wird ein Verfahren zur Batteriespannungsmessung gemäß Anspruch 2 vorgeschlagen.
Zur Lösung der oben beschriebenen Aufgaben wird ein Verfahren zur Batteriespannungsmessung gemäß Anspruch 5 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Wirkungen
Anhand der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und in dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung derselben drei oder mehr Kondensatoren vorgesehen, die eine geschlossene Schleife bilden und aufeinander folgend verbunden sind, wobei die Spannungen von den Spannungsquellen unter Verwendung der drei oder mehr Kondensatoren nacheinander gemessen werden, was dementsprechend verhindert, dass Messfehler wegen Restladungen in den Kondensatoren auftreten, und eine genauere Messung ermöglicht.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung ferner die drei oder mehr Kondensatoren abwechselnd geladen und entladen werden, wird die Verzögerungszeit verringert und können die Spannungen von den mehreren Spannungsquellen gleichzeitig gemessen werden. Somit ist es möglich, eine zum Messen einer Batteriespannung erforderliche Zeitdauer zu verringern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Stromlaufplan, der eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet veranschaulicht;
2 ist ein Ansteuerzeitablaufplan der in 1 gezeigten Schaltung zum Messen einer Batteriespannung;
3 ist ein Stromlaufplan, der eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
4 ist ein Ansteuerzeitablaufplan der in 3 gezeigten Schaltung zum Messen einer Batteriespannung;
5 ist ein weiterer Ansteuerzeitablaufplan der in 3 gezeigten Schaltung zum Messen einer Batteriespannung; und
6 ist ein Stromlaufplan, der eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Ausführungsart für die Erfindung
Im Folgenden werden anhand der beigefügten Zeichnung die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Batterie, die aus k (wobei k eine natürliche Zahl von 2 oder mehr ist) Spannungsquellen besteht, die miteinander in Reihe geschaltet sind, (k + 1) Schaltelemente, n Knoten (wobei n eine natürliche Zahl von 3 oder mehr ist), eine Spannungsladeeinheit, die n Kondensatoren enthält, n Spannungsmesseinheiten und eine Abtastungsschalteinheit.
Zunächst wird anhand von 3 bis 5 eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem n gleich 3 gesetzt ist, d. h. die Anzahl jedes der Knoten, der Kondensatoren und der Spannungsladeeinheiten drei ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung in einem Zustand konstruiert, in dem in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung n 3 gesetzt ist. Die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine erste bis achte Spannungsquelle V1 bis V8, die miteinander in Reihe geschaltet sind, ein erstes bis neuntes Schaltelement T1 bis T9, die mit beiden Enden der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 aufeinander folgend verbunden sind, eine Spannungsladeeinheit 30, die einen ersten bis dritten Kondensator 31, 32 und 33 enthält, mit denen das erste bis neunte Schaltelement T1 bis T9 verbunden ist und die eine geschlossene Schleife bilden und die aufeinander folgend miteinander verbunden sind, und eine erste bis dritte Spannungsmesseinheit 51, 52 und 53, die die in den ersten bis dritten Kondensator 31, 32 und 33 der Spannungsladeeinheit 30 geladenen Spannungen messen und die gemessenen Spannungswerte ausgeben.
Ferner enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abtastungsschalteinheit, die ein erstes bis drittes Abtastungsschaltelement S1 bis S3 aufweist, die zwischen den ersten bis dritten Kondensator 31, 32 und 33 der Spannungsladeeinheit 30 und die erste bis dritte Spannungsmesseinheit 51, 52 und 53 geschaltet sind.
Ein Ende jedes des ersten bis neunten Schaltelements T1 bis T9 ist gemeinsam mit einem positiven Pol einer der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8, die dieselbe Ordnung wie jedes des ersten bis neunten Schaltelements T1 bis T9 hat, und mit einem negativen Pol einer der Spannungsquellen V1 bis V8, die eine Ordnung vor jedem des ersten bis neunten Schaltelements T1 bis T9 hat, verbunden.
Ein Ende des ersten Schaltelements T1, das das ersten Schaltelement ist, ist hier nur mit einem positiven Pol der ersten Spannungsquelle V1 verbunden und ein Ende des neunten Schaltelements T9, das das letzte Schaltelement ist, ist nur mit einem negativen Pol der achten Spannungsquelle V8 verbunden.
Außerdem sind das erste bis neunte Schaltelement T1 bis T9 abwechselnd mit dem ersten bis dritten Knoten N1 bis N3 verbunden.
Das heißt, unter dem ersten bis neunten Schaltelement T1 bis T9 sind das erste, das vierte und das siebente Schaltelement T1, T4 und T7 mit dem ersten Knoten N1 verbunden, sind das zweite, das fünfte und das achte Schaltelement T2, T5 und T8 mit dem zweiten Knoten N2 verbunden und sind das dritte, das sechste und das neunte Schaltelement T3, T6 und T9 mit dem dritten Knoten N3 verbunden.
Außerdem ist der erste Knoten N1 gemeinsam mit einem (+)-Anschluss des ersten Kondensators 31 und mit einem (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 verbunden, ist der zweite Knoten N2 gemeinsam mit einem (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 und mit einem (–)-Anschluss des dritten Kondensators 33 verbunden und ist der dritte Knoten N3 gemeinsam mit einem (+)-Anschluss des dritten Kondensators 33 und mit einem (–)-Anschluss des ersten Kondensators 31 verbunden.
In dem ersten bis dritten Abtastungsschaltelement S1 bis S3 der Abtastungsschalteinheit weist jedes Abtastungsschaltelement ein Ende, das aufeinander folgend mit einem Ende jedes des ersten bis dritten Kondensators 31, 32 und 33 verbunden ist, und das andere Ende, das gemeinsam mit einem ersten Anschluss (entweder einem (+)-Anschluss oder einem (–)-Anschluss) der Spannungsmesseinheit mit derselben Ordnung wie jedes Abtastungsschaltelement und mit einem zweiten Anschluss (der andere eines (+)-Anschlusses oder (–)-Anschlusses) der Spannungsmesseinheit mit einer Ordnung vor jedem Abtastungsschaltelement verbunden ist, auf. Allerdings ist das andere Ende des ersten Abtastungsschaltelements S1 so konstruiert, dass es gemeinsam mit einem ersten Anschluss der Spannungsmesseinheit mit derselben Ordnung wie das erste Abtastungsschaltelement S1 und mit einem zweiten Anschluss der zweiten Spannungsmesseinheit verbunden ist.
Das heißt, das erste Abtastungsschaltelement S1 verbindet den (+)-Anschluss des ersten Kondensators 31 und den (+)-Anschluss der ersten Spannungsmesseinheit 51 und verbindet den (–)-Anschluss des dritten Kondensators 33 und den (–)-Anschluss der dritten Spannungsmesseinheit 53.
Außerdem verbindet das zweite Abtastungsschaltelement S2 den (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 und den (+)-Anschluss der zweiten Spannungsmesseinheit 52 und verbindet es den (–)-Anschluss des ersten Kondensators 31 und den (–)-Anschluss der ersten Spannungsmesseinheit 51.
Ferner verbindet das dritte Abtastungsschaltelement S3 den (+)-Anschluss des dritten Kondensators 33 und den (+)-Anschluss der dritten Spannungsmesseinheit 53 und verbindet es den (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 und den (–)-Anschluss der zweiten Spannungsmesseinheit 52.
Anhand von 4 wird eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in dem oben beschriebenen Verfahren konstruiert ist, gegeben.
Zunächst werden das erste und das zweite Schaltelement T1 und T2 eingeschaltet. Im Ergebnis wird die positive Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den ersten Knoten N1 angelegt, mit dem das erste Schaltelement T1 verbunden ist, und wird die negative Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den zweiten Knoten N2 angelegt, mit dem das zweite Schaltelement T2 verbunden ist.
Somit wird die positive Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den (+)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt, der mit dem ersten Knoten N1 verbunden ist, und wird die negative Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den (–)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt, der mit dem zweiten Knoten N2 verbunden ist. Im Ergebnis wird die Spannung der ersten Spannungsquelle V1 in den ersten Kondensator 31 geladen.
Daraufhin werden das erste und das zweite Abtastungsschaltelement S1 und S2 eingeschaltet und wird durch die erste Spannungsmesseinheit 51 die Spannung der ersten Spannungsquelle V1 gemessen. Zu dieser Zeit sind das erste und das zweite Schaltelement T1 und T2 ausgeschaltet, sodass die Spannung nicht an den ersten Kondensator 31 angelegt wird, wodurch der erste Kondensator 31 entladen wird.
Der Grund dafür, dass der Kondensator entladen wird, ist hier die ununterbrochene Messung der Spannungen der anderen Spannungsquellen. Falls die Spannungen von den Spannungsquellen der Batterie nicht aufeinander folgend und ununterbrochen gemessen werden, sondern nur die Spannung von der spezifischen Spannungsquelle gemessen wird, ist es dementsprechend unnötig, einen Prozess des Ausschaltens der Schaltelemente gleichzeitig mit der Spannungsmessung auszuführen, um den Kondensator zu entladen. Im Ergebnis kann der Prozess weggelassen werden. Zur Referenz wird die Spannung, die in den Kondensator geladen wird, im Zeitablauf natürlich entladen.
Daraufhin werden das zweite und das dritte Schaltelement T2 und T3 eingeschaltet. Im Ergebnis wird die positive Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den zweiten Knoten N2 angelegt, mit dem das zweite Schaltelement T2 verbunden ist, und wird die negative Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den dritten Knoten N3 angelegt, mit dem das dritte Schaltelement T3 verbunden ist.
Dementsprechend wird die positive Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 angelegt, der mit dem zweiten Knoten N2 verbunden ist, und wird die negative Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 angelegt, der mit dem dritten Knoten N3 verbunden ist. Im Ergebnis wird die Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 in den zweiten Kondensator 32 geladen.
Daraufhin werden das zweite und das dritte Abtastungsschaltelement S2 und S3 eingeschaltet und wird durch die zweite Spannungsmesseinheit 52 die Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 gemessen. Zu dieser Zeit sind das zweite und das dritte Schaltelement T2 und T3 ausgeschaltet, sodass die Spannung nicht an den zweiten Kondensator 32 angelegt wird, wodurch der zweite Kondensator 32 entladen wird.
Daraufhin werden das dritte und das vierte Schaltelement T3 und T4 eingeschaltet. Im Ergebnis wird die positive Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den dritten Knoten N3 angelegt, mit dem das dritte Schaltelement T3 verbunden ist, und wird die negative Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den ersten Knoten N1 angelegt, mit dem das vierte Schaltelement T4 verbunden ist.
Dementsprechend wird die positive Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den (+)-Anschluss des dritten Kondensators 33 angelegt, der mit dem dritten Knoten N3 verbunden ist, und wird die negative Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den (–)-Anschluss des dritten Kondensators 33 angelegt, der mit dem ersten Knoten N1 verbunden ist. Im Ergebnis wird die Spannung der dritten Spannungsquelle V3 in den dritten Kondensator 33 geladen.
Daraufhin werden das dritte und das erste Abtastungsschaltelement S3 und S1 eingeschaltet und wird durch die dritte Spannungsmesseinheit 53 die Spannung der dritten Spannungsquelle V3 gemessen. Zu dieser Zeit sind das dritte und das vierte Schaltelement T3 und T4 ausgeschaltet, sodass die Spannung nicht an den dritten Kondensator 33 angelegt wird, wodurch der dritte Kondensator 33 entladen wird.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden aufeinander folgend die oben beschriebenen Prozesse ausgeführt und werden aufeinander folgend die Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 gemessen.
Die Gesamtspannung, die in die Batterie geladen wird, kann durch Summieren der gemessenen Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 berechnet werden. Zum Beispiel können die gemessenen Spannungen der Spannungsquellen unter Verwendung eines Logikelements oder eines Mikrocomputers summiert werden, was für den Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich verständlich ist. Somit wird die spezifische Beschreibung weggelassen.
Gemäß der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung und dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung derselben gemäß der wie oben beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung den ersten bis dritten Kondensator 31, 32 und 33, mit denen das erste bis neunte Schaltelement T1 bis T9 verbunden ist und die eine geschlossene Schleife bilden und aufeinander folgend miteinander verbunden sind. Somit ist es möglich, die Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 zu messen.
Da die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Spannungen der Spannungsquellen unter Verwendung der drei oder mehr Kondensatoren nacheinander misst, kann die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung dementsprechend verhindern, dass Messfehler wegen der Restladungen in den Kondensatoren auftreten, wodurch eine genaue Messung erhalten wird. Da die drei oder mehr Kondensatoren in dieser Erfindung abwechselnd geladen und entladen werden, wird ferner die Verzögerungszeit verringert, wobei es im Ergebnis somit möglich ist, die zum Messen der Batteriespannung erforderliche Zeitdauer zu verringern.
In dem wie oben beschriebenen Verfahren zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 eine nach der anderen aufeinander folgend gemessen werden und können die Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 jeweils zwei gleichzeitig aufeinander folgend gemessen werden. Im Folgenden wird das Verfahren zum aufeinander folgenden Messen der Spannungen der Spannungsquellen jeweils zwei gleichzeitig beschrieben.
Wie in 5 gezeigt ist, werden zunächst das erste bis dritte Schaltelement T1 bis T3 eingeschaltet.
Im Ergebnis wird die positive Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den ersten Knoten N1 angelegt, mit dem das erste Schaltelement T1 verbunden ist, werden die negative Spannung der ersten Spannungsquelle V1 und die positive Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den zweiten Knoten N2 und an den dritten Knoten N3 angelegt, mit dem das zweite Schaltelement T2 verbunden ist, und wird die negative Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den dritten Knoten N3 angelegt, mit dem das dritte Schaltelement T3 verbunden ist.
Dementsprechend wird die positive Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den (+)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt, der mit dem ersten Knoten N1 verbunden ist, wird die negative Spannung der ersten Spannungsquelle V1 an den (–)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt, der mit dem zweiten Knoten N2 verbunden ist, wird die positive Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 angelegt und wird die negative Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 an den (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 32 angelegt, der mit dem dritten Knoten N3 verbunden ist. Im Ergebnis wird die Spannung der ersten Spannungsquelle V1 in den ersten Kondensator 31 geladen und wird die Spannung der zweiten Spannungsquelle V2 in den zweiten Kondensator 32 geladen.
Daraufhin werden das erste bis dritte Abtastungsschaltelement S1 bis S3 eingeschaltet und werden durch die erste und durch die zweite Spannungsmesseinheit 51 und 52 die Spannungen der ersten und der zweiten Spannungsquelle V1 und V2 gemessen.
Zu dieser Zeit sind das erste bis dritte Schaltelement T1 bis T3 ausgeschaltet, sodass die Spannung nicht an den ersten und an den zweiten Kondensator 31 und 32 angelegt wird, wodurch der erste und der zweite Kondensator 31 und 32 entladen werden.
Der Grund dafür, dass der Kondensator entladen wird, ist hier die ununterbrochene Messung der Spannungen der anderen Spannungsquellen. Falls die Spannungen der Spannungsquellen der Batterie nicht aufeinander folgend und ununterbrochen gemessen werden, sondern nur die Spannungen von zwei spezifischen Spannungsquellen gemessen werden, ist es dementsprechend unnötig, gleichzeitig mit der Spannungsmessung einen Prozess des Ausschaltens der Schaltelemente auszuführen, um den Kondensator zu entladen. Im Ergebnis kann der Prozess weggelassen werden. Als Referenz wird die Spannung, die in die Kondensatoren geladen wird, im Zeitablauf natürlich entladen.
Daraufhin werden das dritte bis fünfte Schaltelement T3 bis T5 eingeschaltet. Im Ergebnis wird die positive Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den dritten Knoten N3 angelegt, mit dem das dritte Schaltelement T3 verbunden ist, werden die negative Spannung der dritten Spannungsquelle V3 und die positive Spannung der vierten Spannungsquelle V4 an den ersten Knoten N1 und an den zweiten Knoten N2 angelegt, mit dem das vierte Schaltelement T4 verbunden ist, und wird die negative Spannung der vierten Spannungsquelle V4 an den zweiten Knoten N2 angelegt, mit dem das fünfte Schaltelement T5 verbunden ist.
Dementsprechend wird die positive Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den (+)-Anschluss des dritten Kondensators 33 angelegt, der mit dem dritten Knoten N3 verbunden ist, wird die negative Spannung der dritten Spannungsquelle V3 an den (–)-Anschluss des dritten Kondensators 33 angelegt, der mit dem ersten Knoten N1 verbunden ist, wird die positive Spannung der vierten Spannungsquelle V4 an den (+)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt und wird die negative Spannung der vierten Spannungsquelle V4 an den (–)-Anschluss des ersten Kondensators 31 angelegt, der mit dem zweiten Knoten N2 verbunden ist. Im Ergebnis wird die Spannung der dritten Spannungsquelle V3 in den dritten Kondensator 33 geladen und wird die Spannung der vierten Spannungsquelle V4 in den ersten Kondensator 31 geladen.
Daraufhin werden das erste bis dritte Abtastungsschaltelement S1 bis S3 eingeschaltet und werden durch die dritte und durch die erste Spannungsmesseinheit 53 und 51 die Spannungen der dritten und der vierten Spannungsquelle V3 und V4 gemessen. Zu dieser Zeit sind das dritte bis fünfte Schaltelement T3 bis T5 ausgeschaltet, sodass die Spannung nicht an den ersten und an den dritten Kondensator 31 und 33 angelegt wird, wodurch der erste und der dritte Kondensator 31 und 33 entladen werden.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Spannungen der ersten bis achten Spannungsquelle V1 bis V8 jeweils zwei gleichzeitig aufeinander folgend gemessen, sodass die zum Messen der Batteriespannung erforderliche Zeitdauer im Vergleich zum Verfahren der Messung einer Batteriespannung gemäß dem Stand der Technik verringert werden kann.
Daraufhin wird anhand von 6 eine Beschreibung einer Ausführungsform eines Falls gegeben, in dem n 4 gesetzt ist, d. h. die Anzahl jedes der Knoten, der Kondensatoren und der Spannungsladeinheiten vier ist.
Anhand von 6 enthält eine Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erste bis siebente Spannungsquelle V1 bis V7, die miteinander in Reihe geschaltet sind, ein erstes bis achtes Schaltelement T1 bis T8, die aufeinander folgend mit beiden Enden der ersten bis siebenten Spannungsquelle V1 bis V7 verbunden sind, eine Spannungsladeinheit 130, die einen ersten bis vierten Kondensator 131, 132, 133 und 134 enthält, mit denen das erste bis achte Schaltelement T1 bis T8 verbunden ist und die eine geschlossene Schleife bilden und die aufeinander folgend miteinander verbunden sind, und die erste bis vierte Spannungsmesseinheit 151, 152, 153 und 154, die die in den ersten bis vierten Kondensator 131, 132, 133 und 134 der Spannungsladeeinheit 130 geladenen Spannungen messen.
Ferner enthält die Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Abtastungsschalteinheit, die ein erstes bis viertes Abtastungsschaltelement S1 bis S4 enthält, die zwischen den ersten bis vierten Kondensator 131, 132, 133 und 134 der Spannungsladeeinheit 130 und die erste bis vierte Spannungsmesseinheit 151, 152, 153 und 154 geschaltet sind.
Ein Ende jedes des ersten bis achten Schaltelements T1 bis T8 ist gemeinsam mit einem positiven Pol einer der ersten bis siebenten Spannungsquelle V1 bis V7, die dieselbe Ordnung wie jedes des ersten bis achten Schaltelements T1 bis T8 hat, und mit einem negativen Pol einer der Spannungsquellen V1 bis V7, die eine Ordnung vor jedem des ersten bis des achten Schaltelements T1 bis T8 hat, verbunden.
Ein Ende des ersten Schaltelements T1, d. h. des ersten Schaltelements, ist hier nur mit einem positiven Pol der ersten Spannungsquelle V1 verbunden und ein Ende des achten Schaltelements T8, d. h. des letzten Schaltelements, ist nur mit einem negativen Pol der siebenten Spannungsquelle V7 verbunden.
Außerdem sind das erste bis achte Schaltelement T1 bis T8 abwechselnd mit dem ersten bis vierten Knoten N1 bis N4 verbunden.
Das heißt, unter dem ersten bis achten Schaltelement T1 bis T8 sind das erste und das fünfte Schaltelement T1 und T5 mit dem ersten Knoten N1 verbunden, sind das zweite und das sechste Schaltelement T2 und T6 mit dem zweiten Knoten N2 verbunden, sind das dritte und das siebente Schaltelement T3 und T7 mit dem dritten Knoten N3 verbunden und sind das vierte und das achte Schaltelement T4 und T8 mit dem vierten Knoten N4 verbunden.
Außerdem ist der erste Knoten N1 gemeinsam mit einen (+)-Anschluss des ersten Kondensators 131 und mit einem (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 132 verbunden, ist der zweite Knoten N2 gemeinsam mit einem (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 132 und mit einem (–)-Anschluss des dritten Kondensators 133 verbunden, ist der dritte Knoten N3 gemeinsam mit einem (+)-Anschluss des dritten Kondensators 133 und mit einem (–)-Anschluss des vierten Kondensators 134 verbunden und ist der vierte Knoten N4 gemeinsam mit dem (+)-Anschluss des vierten Kondensators 134 und mit dem (–)-Anschluss des ersten Kondensators 131 verbunden.
In dem ersten bis vierten Abtastungsschaltelement S1 bis S4 der Abtastungsschalteinheit weist jedes Abtastungsschaltelement ein Ende, das aufeinander folgend mit einem Ende jedes des ersten bis vierten Kondensators 131, 132, 133 und 134 verbunden ist, und das andere Ende, das gemeinsam mit dem ersten Anschluss (einem (+)-Anschluss oder einem (–)-Anschluss) der Spannungsmesseinheit mit derselben Ordnung wie jedes Abtastungsschaltelement und mit einem zweiten Anschluss (dem anderen eines (+)-Anschlusses oder eines (–)-Anschlusses) der Spannungsmesseinheit mit einer Ordnung vor jedem Abtastungsschaltelement verbunden ist, auf. Allerdings ist das andere Ende des ersten Abtastungsschaltelements S1 so konstruiert, dass es gemeinsam mit einem ersten Anschluss der Spannungsmesseinheit mit derselben Ordnung wie das erste Abtastungsschaltelement S1 und mit einem zweiten Anschluss der letzten Spannungsmesseinheit verbunden ist.
Das heißt, das erste Abtastungsschaltelement S1 verbindet den (+)-Anschluss des ersten Kondensators 131 und den (+)-Anschluss der ersten Spannungsmesseinheit 151 und verbindet den (–)-Anschluss des vierten Kondensators 134 und den (–)-Anschluss der vierten Spannungsmesseinheit 154.
Das zweite Abtastungsschaltelement S2 verbindet den (+)-Anschluss des zweiten Kondensators 132 und den (+)-Anschluss der zweiten Spannungsmesseinheit 152 und verbindet den (–)-Anschluss des ersten Kondensators 131 und den (–)-Anschluss der ersten Spannungsmesseinheit 151.
Das dritte Abtastungsschaltelement S3 verbindet den (+)-Anschluss des dritten Kondensators 133 und den (+)-Anschluss der dritten Spannungsmesseinheit 153 und verbindet den (–)-Anschluss des zweiten Kondensators 132 und den (–)-Anschluss der zweiten Spannungsmesseinheit 152.
Das vierte Abtastungsschaltelement S4 verbindet den (+)-Anschluss des vierten Kondensators 134 und den (+)-Anschluss der vierten Spannungsmesseinheit 154 und verbindet den (–)-Anschluss des dritten Kondensators 133 und den (–)-Anschluss der dritten Spannungsmesseinheit 153.
Gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in 6 gezeigt ist, können in der gleichen Weise wie in dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung, das anhand von 3 bis 5 beschrieben worden ist, die Spannungen der ersten bis siebenten Spannungsquelle V1 bis V7 eine nach der anderen aufeinander folgend gemessen werden oder können die Spannungen der ersten bis siebenten Spannungsquelle V1 bis V7 jeweils zwei gleichzeitig aufeinander folgend gemessen werden. Um eine wiederholte Beschreibung zu vermeiden, wird die spezifische Operationsbeschreibung davon weggelassen.
Ferner wendet das Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie in 6 gezeigt ist, das Verfahren zum Messen der Spannungen jeweils zwei gleichzeitig, wie es in 5 beschrieben ist, an und kann aufeinander folgend die Spannungen der ersten bis siebenten Spannungsquelle V1 bis V7, jeweils drei gleichzeitig, messen.
Zum Beispiel können das erste bis vierte Schaltelement T1 bis T4 eingeschaltet werden und können die Spannungen der ersten bis dritten Spannungsquelle V1 bis V3 in den ersten bis dritten Kondensator 131, 132 und 133 geladen werden und können daraufhin das erste bis vierte Abtastungsschaltelement S1 bis S4 eingeschaltet werden und können durch die erste bis dritte Spannungsmesseinheit 151, 152 und 153 die in den ersten bis dritten Kondensator 131, 132 und 133 geladenen Spannungen der ersten bis dritten Spannungsquelle V1 bis V3 gemessen werden. Wenn es zu dieser Zeit erwünscht ist, die Spannungen der anderen drei Spannungsquellen aufeinander folgend zu messen, ist es notwendig, einen Prozess zum Abschalten des ersten bis vierten Schaltelements T1 bis T4 auszuführen, um den ersten bis dritten Kondensator 131, 132 und 133 zu entladen.
Wie oben beschrieben wurde, können gemäß dem Verfahren zum Messen einer Batteriespannung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Spannungen der Spannungsquellen jeweils zwei gleichzeitig oder jeweils drei gleichzeitig gemessen werden. Somit ist es möglich, die zum Messen der Batteriespannung erforderliche Zeitdauer im Vergleich zu dem Verfahren des Messens einer Batteriespannung gemäß dem verwandten Gebiet weiter zu verringern.
Währenddessen sind in der Ausführungsform und in der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft die Fälle geschildert worden, in denen die acht Spannungsquellen bzw. die sieben Spannungsquellen verwendet werden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt, wobei die vorliegende Erfindung unabhängig von der Anzahl der Spannungsquellen auf alle Fälle angewendet werden kann, in denen zwei oder mehr Spannungsquellen verwendet werden.

Claims

Schaltung zum Messen einer Batteriespannung, wobei die Batterie aus k Spannungsquellen, die eine 1-te Spannungsquelle (V1) bis k-te Spannungsquelle (V8) sind und die miteinander in Reihe geschaltet sind, besteht und wobei die Schaltung umfasst: k + 1 Schaltelemente, die ein 1-tes Schaltelement (T1) bis k + 1-tes Schaltelement (T9) sind, wobei jedes der 1-ten bis k-ten Schaltelemente (T1 bis T8) mit einem jeweiligen positiven Pol einer entsprechenden Spannungsquelle der k Spannungsquellen (V1 bis V8) verbunden ist und das k + 1-te Schaltelement (T9) mit einem negativen Pol der k-ten Spannungsquelle (V8) der k Spannungsquellen (V1 bis V8) verbunden ist; n Knoten, welche ein 1-ter Knoten (N1) bis ein n-ter Knoten (N3) sind, wobei jedes der k + 1 Schaltelemente (T1 bis T9) abwechselnd mit dem 1-ten bis n-ten Knoten (N1 bis N3) verbunden ist; n Kondensatoren (31 bis 33), welche ein 1-ter Kondensator (31) bis ein n-ter Kondensator (33) sind, wobei die n Kondensatoren (31 bis 33) miteinander verbunden sind, um eine geschlossene Schleife zu bilden, wobei der 1-te bis n-te Knoten (N1 bis N3) jeweils mit einem ”+”-Anschluss eines entsprechende Kondensators der n Kondensatoren (31 bis 33) verbunden ist; n Spannungsmesseinheiten, welche eine 1-te Spannungsmesseinheit (51) bis eine n-te Spannungsmesseinheit (53) sind, wobei die 1-te bis n-te Spannungsmesseinheit (51 bis 53) mit den n Kondensatoren (31 bis 33) durch eine Abtastungsschalteinheit verbunden sind; und die Abtastungsschalteinheit, die n Abtastungsschaltelemente (S1 bis S3) aufweist, welche ein 1-tes Abtastungsschaltelement (S1) bis ein n-tes Abtastungsschaltelement (S3) sind, wobei jedes der 1-ten bis n-ten Abtastungsschaltelemente (S1 bis S3) einen Anschluss hat, der mit dem ”+”-Anschluss des entsprechenden Kondensators der 1-ten bis n-ten Kondensatoren (31 bis 33) verbunden ist, und einen anderer Anschluss hat, der mit einem ersten Anschluss einer entsprechenden Spannungsmesseinheit der 1-ten bis n-ten Spannungsmesseinheiten (51 bis 53) verbunden ist und mit einem zweiten Anschluss einer anderen Spannungsmesseinheit der 1-ten bis n-ten Spannungsmesseinheiten (51 bis 53) verbunden ist, wobei k eine natürliche Zahl gleich oder größer 2 ist und n eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist.
Verfahren zur Batteriespannungsmessung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Einschaltens derjenigen Schaltelemente unter den k + 1 Schaltelementen (T1 bis T9), die mit einem positiven Pol und mit einem negativen Pol einer Spannungsquelle der k Spannungsquellen (V1 bis V8), die zu einem Spannungsmessziel wird, verbunden sind; einen zweiten Schritt des Ladens eines Kondensators unter den n Kondensatoren (31 bis 33), der einen ”+”-Anschluss und einen ”–”-Anschluss besitzt, mit dem die eingeschalteten Schaltelemente in dem ersten Schritt verbunden sind; einen dritten Schritt des Einschaltens der Abtastungsschaltelemente, die mit dem Kondensator, der den ”+”-Anschluss und den Anschluss besitzt und der mit den eingeschalteten Schaltelementen verbunden sind; und einen vierten Schritt des Messens einer Spannung durch eine Spannungsmesseinheit unter den n Spannungsmesseinheiten (51 bis 53), die mit beiden Enden des in dem zweiten Schritt geladenen Kondensators verbunden ist, und Ausgeben eines Messwerts.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem ein Prozess, der den ersten bis vierten Schritt enthält, so fortschreitet, dass er aufeinander folgend auf alle k Spannungsquellen (V1 bis V8) angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, das nach dem zweiten Schritt ferner umfasst: einen Schritt des Ausschaltens der Schaltelemente, die mit dem positiven Pol und mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden sind, die zu dem Spannungsmessziel wird.
Verfahren zur Batteriespannungsmessung unter Verwendung der Schaltung zum Messen einer Batteriespannung nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Einschaltens derjenigen Schaltelemente unter den k + 1 Schaltelementen (T1 bis T9), die mit den positiven Polen und mit den negativen Polen mehrerer Spannungsquellen verbunden sind, die zu Spannungsmesszielen werden und die aneinandergrenzend angeordnet sind; einen zweiten Schritt des Ladens mehrerer Kondensatoren unter den n Kondensatoren (31 bis 33), mit deren ”+”-Anschlüssen und Anschlüssen die eingeschalteten Schaltelemente in dem ersten Schritt verbunden sind; einen dritten Schritt des Einschaltens der Abtastungsschaltelemente, welche mit den ”+”-Anschlüssen und den Anschlüssen der mit den eingeschalteten Schaltelementen verbundenen Kondensatoren verbunden sind; und einen vierten Schritt des Messens der Spannungen unter Verwendung derjenigen Spannungsmesseinheiten unter den n Spannungsmesseinheiten (51 bis 53), die mit ”+”-Anschlüsse und Anschlüsse der mehreren Kondensatoren verbunden sind, die in dem zweiten Schritt geladen werden, und Ausgeben der Messwerte.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ein Prozess, der den ersten bis vierten Schritt enthält, so fortschreitet, dass er aufeinander folgend auf alle k Spannungsquellen (V1 bis V8) angewendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner nach dem zweiten Schritt umfasst: einen Schritt des Ausschaltens derjenigen Schaltelemente, die mit den positiven und mit den negativen Polen der mehreren Spannungsquellen verbunden sind, die zu den Spannungsmesszielen werden.