TWI438597B - 信號監控系統及方法 - Google Patents

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Shiqiang Liu
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Description

信號監控系統及方法
本發明係有關一種監控系統及方法，特別關於一種監控系統中的誤差因數之監信號監控系統及方法。
一習知可監控多個電池電壓的電池監控系統包含一多工器和一類比/數位(簡稱為AD)轉換器。多工器與多個電池耦接，並且按順序地將每個電池的電壓轉換成一個或多個類比信號。AD轉換器將類比信號轉換成對應的數位信號。簡言之，監控系統監控電池的電壓並且產生對應的數位信號來表示電池的電壓。
實際運作上，AD轉換器和多工器在這個轉換過程中可能會造成一些誤差。在習知的一些電池監控系統中，AD轉換器所造成的誤差將由AD轉換器自身來校正。然而，多工器所造成的誤差將隨周圍環境(例如，周圍溫度)的變化而變化，然而這將會降低電池監控系統輸出的準確度。
在一實施例中，一信號監控系統包含一電路及一處理器。電路包含一第一輸入端和一第一輸出端。處理器耦接至該電路，並透過將該第一輸入端的一第一輸入信號和該第一輸出端的一第一輸出信號的一位準差設定為一第一預設值，以計算指示該電路的一誤差因素的一參數。
本發明要解決的技術問題在於提供一種信號監控系統和監控方法，能夠即時計算監控系統中隨周圍環境變化的誤差因素，進而更準確地監控信號。
為解決上述技術問題，本發明提供一種信號監控系統，包含：一電路，包含一第一輸入端和一第一輸出端；以及一處理器，耦接至該電路，並透過將該第一輸入端的一第一輸入信號和該第一輸出端的一第一輸出信號的一位準差設定為一第一預設值，以計算指示該電路的一誤差因素的一參數。
本發明進一步提供一種信號監控方法，包含：將一電路的一第一輸入端的一第一輸入信號和該電路的一第一輸出端的一第一輸出信號的一位準差設定為一第一預設值；以及基於該第一預設值計算指示該電路的一誤差因素的一參數。
本發明進一步提供一種信號監控系統，包含：一電路，包含一第一輸入端、一第二輸入端和一第一輸出端，其中該電路經由該第一輸入端選擇地接收一第一檢測端的一第一電壓位準，並且經由該第二輸入端選擇地接收一第二檢測端的一第二電壓位準；以及一處理器，耦接至該電路，並透過將該第一輸入端和該第一輸出端的一電壓位準差設定為一第一預設值，以判斷該電路的一誤差因素，並且計算該第一電壓位準和一第二電壓位準的一差值。
與習知技術相比，本發明的信號監控系統和監控方法基於其中的信號轉換器的輸入與輸出的關係，將信號轉換器的輸入和輸出的差值設定為預設值，進而計算監控系統中的誤差因素。
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反，本發明意在涵蓋由後附權利要求項所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種可選項、可修改項和等同項。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為提供一個針對本發明的完全的理解，闡明大量的具體細節。然而，本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方案、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明之主旨。
在一實施例中，本發明提供一種信號監控系統，例如可以監控多個電池中每個電池的電壓。在本實施例中，該信號監控系統執行一自身校正過程，使得信號監控系統更準確地監控電池的電壓。更具體地說，該信號監控系統計算指示信號監控系統中一個或多個誤差因素的一個或多個參數。該信號監控系統基於計算所得的參數計算電池的電壓。
圖1A為根據本發明一實施例的信號監控系統100的示例性方塊圖。在本實施例中，信號監控系統100包含一信號供給電路130、一信號轉換電路102、一轉換器(例如，AD轉換器104)和一處理器106。
信號轉換電路102包含一第一輸入端110_1、一第二輸入端110_2、一第一輸出端120_1和一第二輸出端120_2。信號轉換電路102分別經由第一輸入端110_1和第二輸入端110_2接收來自信號供給電路130的一第一輸入信號(例如，其電壓位準為VIN1 )和一第二輸入信號(例如，其電壓位準為VIN2 )。信號轉換電路102將第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 轉換成一第一輸出信號(例如，其電壓位準為VOUT1 )和一第二輸出信號(例如，其電壓位準為VOUT2 )，並且分別經由第一輸出端120_1和第二輸出端120_2提供第一輸出信號VOUT1 和第二輸出信號VOUT2 給AD轉換器104。AD轉換器104因而提供一數位信號142給處理器106。數位信號142指示第一輸出信號VOUT1 和第二輸出信號VOUT2 的一位準差。AD轉換器104亦可產生指示第一輸出信號VOUT1 的位準和第二輸出信號VOUT2 的位準的一數位信號(未顯示在圖1A中)。處理器106可接收數位信號142並且基於數位信號142計算第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 的一位準差。處理器106亦可計算第一輸入信號VIN1 的位準及/或第二輸入信號VIN2 的位準。
在一個實施中，信號轉換電路102存在一個或多個誤差因素。舉例說明，信號轉換電路102中可能存在因電阻不匹配所造成的誤差因素。信號轉換電路102中還可能存在隨一周圍環境變化而變化的誤差因素，例如，一電壓偏移。周圍環境包含一周圍溫度。因此，在本實施例中，第一輸出信號VOUT1 和第二輸出信號VOUT2 的位準差由誤差因素以及第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 的位準差所決定。優點在於，耦接至信號轉換電路102的處理器106可計算指示信號轉換電路102誤差因素的一個或多個參數。具體地說，透過將第一輸入信號VIN1 和第一輸出信號VOUT1 的位準差設定為一第一預設值VPRE1 (如，VIN1 -VOUT1 =VPRE1 )，並且將第二輸入信號VIN2 和第一輸入信號VIN1 的位準差設定為一第二預設值VPRE2 (如，VIN2 -VIN1 =VPRE2 )，處理器106計算指示誤差因素的參數。結果，處理器106根據這個參數以及第一輸出信號VOUT1 和第二輸出信號VOUT2 的一即時位準差計算第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 的一即時位準差。
圖1B為根據本發明一實施例的信號監控系統中的信號轉換電路102的示例性電路圖。在圖1A和圖1B中標記相同的元件具有相似的功能。
如圖1B所示，信號轉換電路102包含一運算放大器(簡稱為，OA)112。OA 112的一負極輸入端經由電阻值為R1 的一第一電阻器與第一輸入端110_1耦接，並且經由電阻值為R2 的一第二電阻器與第二輸出端120_2耦接。OA 112的一正極輸入端經由電阻值為R’3 的一第三電阻器與第二輸入端110_2耦接，並且經由電阻值為R4 的一第四電阻器與耦接第一輸出端120_1。此外，OA 112的一輸出端與第二輸出端120_2耦接。在本實施例中，第三電阻器的阻值R’3 包含一阻值R3 和一阻值ΔR(例如，R’3 =R3 +ΔR)。阻值ΔR表示信號轉換電路102中電阻不匹配所造成的一阻值誤差。此外，參數VOS 表示實際運作上OA 112的誤差因素，例如，一輸入電壓偏移。參數VOS 的數值隨周圍環境(如，周圍溫度)變化而變化。
在本實施例中，假設圖2所示的OA 112為一理想OA。因此，OA 112的正極輸入端的一電壓位準V+ 等於OA 112的負極輸入端的一電壓位準V- ，如，V+ =V- 。得如下等式：
假設K1 等於R1 /(R1 +R2 )的一電阻值比，K2 等於R’3 /(R’3 +R4 )的一電阻值比，並且K3 等於K2 /K1 的一電阻值比。因此，重寫等式(1)得：
(VOUT2 -VIN1 )×K1 +VIN1 =(VOUT1 -VIN2 )×K2 +VIN2 -VOS 。　(2)
進一步修改等式(2)得：
即：
假設K4 等於1/K1 -K3 的電阻值比，並且K5 等於1-K3 的電阻值比。因此，第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差VOUT2 -VOUT1 由下式給出：
等式(4)定義分別在第一輸入端110_1、第二輸入端110_2、第一輸出端120_1和第二輸出端120_2上的第一輸入信號VIN1 、第二輸入信號VIN2 、第一輸出信號VOUT1 和第二輸出信號VOUT2 的一關係。此外，等式(4)由參數VOS 、電阻值比K1 、電阻值比K4 和電阻值比K5 所決定。參數項VOS /K1 包含隨周圍環境變化而變化的誤差因素參數VOS 。電阻值比K4 和電阻值比K5 包含信號轉換電路102中的電阻不匹配所造成的誤差因素阻值ΔR。
優點在於，圖1A中的處理器106可以計算參數VOS 、電阻值比K1 、電阻值比K4 和電阻值比K5 。具體地說，處理器106將電壓位準差VIN1 -VOUT1 設定為第一預設值VPRE1 (如，VIN1 -VOUT1 =VPRE1 )，並且將電壓位準差VIN2 -VIN1 設定為第二預設值VPRE2 (如，VIN2 -VIN1 =VPRE2 )。同時，處理器106經由AD轉換器104測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 。基於測量所得的電壓位準差VOUT2 -VOUT1 以及一第一預設值VPRE1 和一第二預設值VPRE2 ，處理器106計算參數VOS 、電阻值比K1 、電阻值比K4 和電阻值比K5 。如此一來，處理器106可估計等式(4)。
圖2為根據本發明一實施例的電池監控系統200的示例性電路圖。在圖1A、圖1B和圖2中標記相同的元件具有相似的功能。電池監控系統200包含一電池組230、一多工器246、AD轉換器104、處理器106和一參考信號源208。
在本實施例中，電池組230包含多個電池230_1-230_4。在圖2的實施例中，電池組230包含四個電池230_1-230_4。然而，電池組230並不限制如此。電池組230可以包含任意數目的電池。多工器246包含耦接在電池230_1-230_4和第一輸入端110_1以及第二輸入端110_2之間的多個開關214_1-214_4和多個開關216_1-216_4。處理器106可控制多工器246。
多工器246可為第一輸入端110_1和第二輸入端110_2提供一第一選定信號和一第二選定信號，第一選定信號和第二選定信號從一第一參考信號、一第二參考信號以及多個即時輸入信號中選擇。第一參考信號和第二參考信號可以是來自參考信號源208的參考電壓VREF1 和參考電壓VREF2 。第一參考信號和第二參考信號也可以是來自一地端的一零伏特電壓。此外，可以透過將第一輸入端110_1和第一輸出端120_1連接，使得第一輸入信號VIN1 等於第一輸出信號VOUT1 。多個即時輸入信號可以是來自電池230_1-230_4的多個電壓位準。具體地說，多個即時輸入信號中的每個信號是電池230_1-230_4中對應的電池的一端點的一電壓。
更具體地說，開關214_1-214_4和開關216_1-216_4耦接在電池230_1-230_4和第一輸入端110_1以及第二輸入端110_2之間。透過將開關216_1-216_4中的開關216_n(n=1、2、3或4)導通，信號轉換電路102經由第一輸入端110_1接收第一檢測端(例如，電池230_n的負極)的一第一電壓位準VL (n)。同理，透過將開關214_1-214_4中的開關214_n導通，信號轉換電路102可經由第二輸入端110_2接收一第二檢測端(例如，電池230_n的正極)的一第二電壓位準VH (n)。
開關網路222可包含多個開關(未顯示在圖2中)。舉例說明，開關網路222包含耦接在第一輸入端110_1和參考信號源208之間的一開關及/或耦接在第二輸入端110_2和參考信號源208之間的一開關。開關網路222可進一步包含耦接在第一輸入端110_1和地端之間的一開關及/或耦接在第二輸入端110_2和地端之間的一開關。開關網路222可進一步包含耦接在第一輸入端110_1和第二輸入端110_2之間的一開關。開關網路222進一步包含第一輸出端120_1和第一輸入端110_1之間的一開關。開關網路222亦可具有多種不同結構。
第一輸入端110_1和第二輸入端110_2可透過將開關網路222中對應開關導通的方式以接收參考電壓VREF1 和參考電壓VREF2 。第一輸入端110_1和第二輸入端110_2亦可透過將開關網路222中對應開關導通的方式來接收零伏特電壓。此外，第一輸入端110_1可以透過將開關網路222中對應開關導通的方式接收來自第一輸出端120_1的第一輸出信號VOUT1 。
如圖2所示，緩衝器218具有耦接至第一輸出端120_1的一輸出端。緩衝器218可以是但不限於一種運算放大器。緩衝器218可包含接收參考電壓VREF3 的一輸入端224(如，正極輸入端)，以及與緩衝器218的輸出端耦接的一另一個輸入端(如，負極輸入端)。因此，緩衝器218將第一輸出信號VOUT1 設定約等於參考電壓VREF3 。緩衝器218可具有一偏移相對較小的輸入電壓，所以第一輸出信號VOUT1 的一位準可以位於以參考電壓VREF3 為中心的相對較小的範圍內。電壓位準差VOUT2 -VOUT1 以一相對較穩定的電壓位準(例如，第一輸出信號VOUT1 )為參考點。在圖2的實施例中，參考信號源208提供參考電壓VREF1 、參考電壓VREF2 和參考電壓VREF3 。然而，參考信號源208可以提供任意數目的參考電壓。此外，在圖2的實施例中，多工器246包含緩衝器218。然而，在另一實施例中，第一輸出端120_1接地，緩衝器218則可省略。
圖3為根據本發明一實施例電池監控系統200所執行操作的示例性方法流程圖300。以下將結合圖1A、圖1B和圖2對圖3進行描述。如圖3所示，步驟302為電池監控系統200執行的單次校正操作的方法流程圖。步驟304為電池監控系統200執行的即時校正操作的方法流程圖。單次校正操作和即時校正操作基於等式(3)和等式(4)來執行。
具體地說，在單次校正操作中，處理器106可計算/獲得電阻值比K4 和電阻值比K5 。計算所得的電阻值比K4 和電阻值比K5 被儲存在處理器106的資料記憶體中。在一實施例中，電阻不匹配所造成的誤差因素在周圍環境變化的情況下可以保持不變。換句話說，電阻值比K4 和電阻值比K5 的數值在周圍環境變化時不變。因此，處理器106可以但不限於緊執行單次校正操作一次。舉例說明，當信號轉換電路102在第一次與處理器106結合使用時，處理器106執行單次校正操作。然而，處理器106也可在任意時間執行單次校正操作。
在即時校正操作中，處理器106計算/獲得參數項VOS /K1 。由於誤差因素參數VOS 隨周圍環境而變化，處理器106在電池監控操作啟動時執行即時校正操作。處理器106獲得參數項VOS /K1 的一當前數值(或一即時數值)，進而更準確地計算電池230_1-230_4的電池電壓。
更具體地說，在步驟310中，電池監控系統200啟動單次校正操作。在步驟312中，電池監控系統200設定VIN2 =VIN1 =VOUT1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值VD1 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第一輸入端110_1和第二輸入端110_2與第一輸出端120_1耦接。因此，第一輸出信號VOUT1 被傳輸到第一輸入端110_1和第二輸入端110_2，進而將第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 設定為第一輸出信號VOUT1 。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD1 ，如，VD1 =VOUT2 -VOUT1 。
因此，基於等式(3)，得如下等式：
換句話說，如步驟314描述，處理器106計算參數項VOS /K1 的數值。如果電阻值比K1 的數值為已知(例如，K1 =0.6667±5%)，處理器106可計算電壓偏移參數VOS ，例如，VOS =VD1 *(0.6667±5%)。
在步驟316中，電池監控系統200設定VIN2 =VIN1 =0，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值VD2 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第一輸入端110_1和第二輸入端110_2接地。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD2 ，例如，VD2 =VOUT2 -VOUT1 。處理器106可測量獲得第一輸出信號VOUT1 的當前電壓位準V1 ，例如，V1 =VOUT1 。因此，基於等式(3)和等式(5)，得如下等式：
VD2 =-V1 ×(1-K3 )+VD1 　(6)
如步驟318描述，計算電阻值比K3 得：
在步驟320中，電池監控系統200設定VIN2 =VREF1 和VIN1 =0，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值VD3 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第二輸入端110_2接收參考電壓VREF1 ，並且第一輸入端110_1接地。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD3 ，如，VD3 =VOUT2 -VOUT1 。由於單次校正操作所花的時間相對比較短，第一輸出信號VOUT1 的電壓位準在單次校正過程中視為固定，如，VOUT1 =V1 。因此，基於等式(3)和(5)，得如下等式：
VD3 =VREF1 ×(1/K1 -K3 )-V1 ×(1-K3 )+VD1 　(8)
在步驟322中，電池監控系統200設定VIN2 =VIN1 =VREF1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值VD4 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第一輸入端110_1和第二輸入端110_2接收參考電壓VREF1 。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD4 ，例如，VD4 =VOUT2 -VOUT1 。基於等式(3)和(5)，得如下等式：
VD4 =(VREF1 -V1 )×(1-K3 )+VD1 　(9)
基於等式(8)和(9)，得如下等式：
VD3 -VD4 =VREF1 ×(1/K1 -1)　(10)
如步驟324描述，計算電阻值比K1 得：
結果，處理器106計算一電阻值比K4 和一電阻值比K5 (如，K4 =1/K1 -K3 和K5 =1-K3 )，並且將電阻值比K4 和電阻值比K5 的數值儲存在處理器106的資料記憶體中。電池監控系統200執行步驟326以結束單次校正操作。
當電池監控系統200開始監控電池230_1-230_4的電池電壓時，電池監控系統200執行即時校正操作。在步驟330中，電池監控系統200啟動即時校正操作。在步驟332中，電池監控系統200執行類似於步驟312中描述的操作。電池監控系統200設定VIN2 =VIN1 =VOUT1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的當前數值(或即時數值)VD5 。基於等式(3)，得如下等式：
在步驟334中，處理器106計算/獲得參數項VOS /K1 的數值，如，VOS /K1 =-VD5 。
在步驟336中，處理器106設定n=1。在步驟338中，電池監控系統200設定VIN2 =VH (n)和VIN1 =VL (n)，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的當前數值(或即時數值)VD (n)。具體地說，參數n表示電池230_1-230_4的電池序列號(例如，n=1、2、3，或4)。電壓位準VH (n)表示電池230_n的正極電壓位準，電壓位準VL (n)則表示電池230_n的負極電壓位準。舉例說明，當n=1時，處理器106導通開關214_1和開關216_1，使得VIN2 =VH (1)並且VIN1 =VL (1)。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD (1)，如，VD (1)=VOUT2 -VOUT1 。
因此，基於等式(4)，得如下等式：
VD (1)=[VH (1)-VL (1)]×K4 +[VL (1)-VOUT1 ]×K5 +VD5 　(13)
在等式(13)中，由於電池230_1的負極接地，電壓位準VL (1)為零伏特。此外，第一輸出信號VOUT1 的電壓位準被測量獲得，如，VOUT1 =V2 ，並且在即時校正過程中視為固定。因此，如步驟340描述，計算電壓位準VH (1)得：
橫跨電池230_1的電壓等於VH (1)-VL (1)=VH (1)。
在步驟342中，處理器106將參數n和電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)比較。如果參數n小於電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)，流程轉到步驟344。在步驟344中，處理器106將參數n的數值加1。流程轉到步驟338，然後轉到步驟340。同理，處理器106將開關214_2和開關216_2導通，使得VIN2 =VH (2)且VIN1 =VL (2)。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值VD (2)，如，VD (2)=VOUT2 -VOUT1 。得如下等式：
VD (2)=[VH (2)-VL (2)]×K4 +[VL (2)-V2 ]×K5 +VD5 　(15)
在等式(15)中，電壓位準VL (2)即為電壓位準VH (1)。因此，計算電壓位準VH (2)得：
橫跨電池230_2的電壓等於VH (2)-VL (2)=VH (2)-VH (1)。透過重複執行步驟344、步驟338和步驟340中的操作，橫跨電池230_1-230_4的所有電池電壓被計算/獲得。
返回步驟342中，如果參數n等於電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)，流程轉到步驟346以結束即時校正操作。優點在於，處理器106在電池監控操作的每一次迴圈開始之前計算參數項VOS /K1 的即時數值。因此，處理器106更準確地計算電池230_1-230_4的電池電壓。
圖4為根據本發明另一實施例電池監控系統200所執行操作的示例性方法流程圖400。以下將結合圖1A、圖1B和圖2對圖4進行描述。如圖4所示，步驟402為單次校正操作的方法流程圖，而步驟304為即時校正操作的方法流程圖。單次校正操作基於等式(4)來執行。在本實施例中，信號轉換電路102可被配置成一單端輸出。具體地說，第一輸出端120_1接地，且省略緩衝器218。
在步驟410中，電池監控系統200啟動單次校正操作。在步驟412中，電池監控系統200設定VIN1 =VOUT1 =0和VIN2 =VREF1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值V’D1 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第一輸入端110_1接地，且第二輸入端110_2接收參考電壓VREF1 。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值V’D1 ，如，V’D1 =VOUT2 -VOUT1 。同理，在步驟414中，電池監控系統200設定VIN1 =VOUT1 =0和VIN2 =VREF2 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值V’D2 。多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第二輸入端110_2接收參考電壓VREF2 。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值V’D2 ，如，V’D2 =VOUT2 -VOUT1 。
基於等式(4)，得如下等式：
如步驟416描述，計算電阻值比K4 和參數項VOS /K1 得：
在步驟418中，電池監控系統200設定VIN2 =VREF2 和VIN1 =VREF1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值V’D3 。舉例說明，多工器246將開關網路222中對應的開關導通，使得第二輸入端110_2接收參考電壓VREF2 ，並且第一輸入端110_1接收參考電壓VREF1 。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值V’D3 ，例如，V’D3 =VOUT2 -VOUT1 。
基於等式(4)，得如下等式：
如步驟420描述，計算電阻值比K5 得：
結果，處理器106計算電阻值比K4 和電阻值比K5 ，並且將電阻值比K4 和電阻值比K5 的數值儲存在處理器106的資料記憶體中。電池監控系統200執行步驟422以結束單次校正操作。
在步驟430中，電池監控系統200啟動即時校正操作。在步驟432和步驟434中，電池監控系統200執行類似於步驟412和步驟414中描述的操作。在步驟432中，電池監控系統200設定VIN1 =VOUT1 =0和VIN2 =VREF1 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值(或即時數值)V’D4 。在步驟434中，電池監控系統200設定VIN1 =VOUT1 =0和VIN2 =VREF2 ，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的當前數值(或即時數值)V’D5 。
基於等式(4)，得如下等式：
如步驟436描述，計算參數項VOS /K1 得：
在步驟438中，處理器106設定n=1。在步驟440中，電池監控系統200設定VIN2 =VH (n)和VIN1 =VL (n)，並且測量電壓位準差VOUT2 -VOUT1 的一當前數值(或即時數值)V’D (n)。舉例說明，當n=1時，處理器106將開關214_1和開關216_1導通，使得VIN2 =VH (1)且VIN1 =VL (1)。同時，處理器106經由AD轉換器104測量獲得第一輸出端120_1和第二輸出端120_2的電壓位準差的當前數值V’D (1)，如，V’D (1)=VOUT2 -VOUT1 。
因此，基於等式(4)，得如下等式：
V'D (1)=[VH (1)-VL (1)]×K4 +[VL (1)-VOUT1 ]×K5 -(VOS /K1 )　(23)
在等式(23)中，電壓位準VL (1)和第一輸出信號VOUT1 為零伏特。如步驟442描述，計算電壓位準VH (1)得：
橫跨電池230_1的電壓等於VH (1)-VL (1)=VH (1)。
在步驟444中，處理器106將參數n和電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)比較。如果參數n小於電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)，流程轉到步驟346，將參數n的數值加1。流程轉到步驟440，然後轉到步驟442。同理，得如下等式：
V'D (2)=[VH (2)-VL (2)]×K4 +[VL (2)-VOUT1 ]×K5 -(VOS /K1 )　(25)
因此，計算電壓位準VH (2)得：
橫跨電池230_2的電壓等於VH (2)-VL (2)=VH (2)-VH (1)。透過重複執行步驟446、步驟440和步驟442中的操作，橫跨電池230_1-230_4的所有電池電壓被計算/獲得。
返回步驟444中，如果參數n等於電池230_1-230_4的電池個數(例如，4個)，流程轉到步驟448以結束即時校正操作。優點在於，處理器106在電池監控操作的每一次迴圈開始之前計算參數項VOS /K1 的即時數值。因此，處理器106更準確地計算電池230_1-230_4的電池電壓。
圖5為根據本發明一實施例電池監控系統200所執行操作的示例性方法流程圖500。以下將結合圖1A、圖1B和圖2對圖5進行描述。
在步驟502中，電池監控系統200將信號轉換電路102第一輸入端110_1的第一輸入信號VIN1 和信號轉換電路102第一輸出端120_1的第一輸出信號VOUT1 的位準差設定為一第一預設值VPRE1 。
在步驟504中，電池監控系統200將第一輸入信號VIN1 和信號轉換電路102第二輸入端110_2的第二輸入信號VIN2 的位準差設定為一第二預設值VPRE2 。
在步驟506中，處理器106基於第一預設值VPRE1 和第二預設值VPRE2 計算指示信號轉換電路102誤差因素的參數，例如，參數VOS 、電阻值比K4 和電阻值比K5 等等。
在步驟508中，處理器106根據參數以及第一輸出信號VOUT1 和信號轉換電路102第二輸出端120_2的第二輸出信號VOUT2 的即時位準差計算第一輸入信號VIN1 和第二輸入信號VIN2 的一即時位準差。舉例說明，處理器106根據參數VOS 、電阻值比K4 和電阻值比K5 以及電壓位準VD (n)或者電壓位準V’D (n)的即時數值計算橫跨電池230_1-230_4的每個電壓。
總結，本發明提供信號監控系統和電池監控系統。信號轉換電路可能具有一個或多個誤差因素。信號轉換電路的誤差因素的數值可能隨周圍環境而變化。優點在於，處理器控制信號轉換電路接收預設參考信號，並且測量其對應的輸出信號。基於以上所述的等式，處理器計算指示誤差因素的一個或多個參數。這種信號監控系統可應用於電池監控系統中以監控多個電池電壓。基於計算所得的參數，電池監控系統更準確地監控電池電壓。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元件、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100．．．信號監控系統
102．．．信號轉換電路
104．．．AD轉換器
106．．．處理器
110_1．．．第一輸入端
110_2．．．第二輸入端
112．．．運算放大器
120_1．．．第一輸出端
120_2．．．第二輸出端
130．．．信號供給電路
142．．．數位信號
200．．．電池監控系統
208．．．參考信號源
214_1~214_4．．．開關
216_1~216_4．．．開關
218．．．緩衝器
222．．．網路
224．．．輸入端
230．．．電池組
230_1~230_4．．．電池
246．．．多工器
300．．．流程圖
302~304．．．步驟
310~326．．．步驟
330~346．．．步驟
400．．．流程圖
402~404．．．步驟
410~422．．．步驟
430~448．．．步驟
500．．．流程圖
502~508．．．步驟
VIN1 ．．．第一輸入信號
VIN2 ．．．第二輸入信號
VOUT1 ．．．第一輸出信號
VOUT2 ．．．第二輸出信號
R1 ~R4 ．．．阻值
R’3 ．．．阻值
ΔR．．．阻值
VREF1 ~VREF3 ．．．參考電壓
VOS ．．．參數
圖1A為根據本發明一實施例的信號監控系統的示例性方塊圖；
圖1B為根據本發明一實施例的信號監控系統的示例性電路圖；
圖2為根據本發明一實施例的電池監控系統的示例性電路圖；
圖3為根據本發明一實施例電池監控系統所執行操作的示例性方法流程圖；
圖4根據本發明另一實施例電池監控系統所執行操作的示例性方法流程圖；以及
圖5根據本發明另一實施例電池監控系統所執行操作的示例性方法流程圖。
102．．．信號轉換電路
104．．．AD轉換器
106．．．處理器
110_1．．．第一輸入端
110_2．．．第二輸入端
112．．．運算放大器
120_1．．．第一輸出端
120_2．．．第二輸出端
200．．．電池監控系統
208．．．參考信號源
214_1~214_4．．．開關
216_1~216_4．．．開關
218．．．緩衝器
222．．．網路
224．．．輸入端
230．．．電池組
230_1~230_4．．．電池
246．．．多工器
VIN1 ．．．第一輸入信號
VIN2 ．．．第二輸入信號
VOUT1 ．．．第一輸出信號
VOUT2 ．．．第二輸出信號
VREF1 ~VREF3 ．．．參考電壓
VOS ．．．參數

Claims (24)

  1. 一種信號監控系統，包含：一電路，包含一第一輸入端和一第一輸出端；一放大器，經由一第一阻性元件耦接至該第一輸入端，經由一第二阻性元件耦接至該電路的一第二輸出端，經由一第三阻性元件耦接至該電路的一第二輸入端，並且經由一第四阻性元件耦接至該第一輸出端；以及一處理器，耦接至該電路，並透過將該第一輸入端的一第一輸入信號和該第一輸出端的一第一輸出信號的一位準差設定為一第一預設值，以計算指示該電路的一誤差因素的一參數。
  2. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，其中，該處理器透過將該第一輸入信號和該第二輸入端的一第二輸入信號的一位準差設定為一第二預設值，以計算該參數。
  3. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，其中，該處理器根據該參數以及根據該第一輸出信號和該第二輸出端的一第二輸出信號的一即時位準差，計算該第一輸入信號和該第二輸入端的一第二輸入信號的一即時位準差。
  4. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，其中，該放大器包含一運算放大器，其中該第一阻性元件、該第二阻性元件、該第三阻性元件、該第四阻性元件分別包括一電阻。
  5. 如申請專利範圍第4項的信號監控系統，其中，該誤差因素包含該運算放大器的一輸入電壓偏移。
  6. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，其中，該參數的一數值隨一周圍環境的變化而變化。
  7. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，其中，該第一輸出端和該第二輸出端的一電壓位準差由下式給出：VOUT2 -VOUT1 =(VIN2 -VIN1 )*K4 +(VIN1 -VOUT1 )*K5 -VOS /K1 ，其中，VOUT1 表示該第一輸出端的一電壓位準；VOUT2 表示該第二輸出端的一電壓位準；VIN1 表示該第一輸入端的一電壓位準；VIN2 表示該第二輸入端的一電壓位準；VOS 表示該電路的一電壓偏移；K1 表示該電路的一第一電阻值比；K4 表示該電路的一第二電阻值比；以及K5 表示該電路的一第三電阻值比。
  8. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，進一步包含：一類比/數位轉換器，耦接至該電路，並為該處理器提供一數位信號，其中該數位信號指示該第一輸出信號和該第二輸出端的一第二輸出信號的一位準差。
  9. 如申請專利範圍第1項的信號監控系統，進一步包含：一多工器，為該第二輸入端提供從一參考信號和多個即時輸入信號中選擇出一選定信號。
  10. 如申請專利範圍第9項的監控系統，其中，該多工器 包含多個開關，耦接至多個電池，其中該多個即時輸入信號中的每一個是該多個電池中一對應的電池的一端的一電壓位準。
  11. 一種信號監控方法，包含：將一電路的一第一輸入端的一第一輸入信號和該電路的一第一輸出端的一第一輸出信號的一位準差設定為一第一預設值，其中，該電路包含一放大器，經由一第一阻性元件耦接至該第一輸入端，經由一第二阻性元件耦接至該電路的一第二輸出端，經由一第三阻性元件耦接至該電路的一第二輸入端，並且經由一第四阻性元件耦接至該第一輸出端；以及基於該第一預設值計算指示該電路的一誤差因素的一參數。
  12. 如申請專利範圍第11項的信號監控方法，進一步包含：將該第一輸入信號和該第二輸入端的一第二輸入信號的一位準差設定為一第二預設值；以及基於該第二預設值計算該參數。
  13. 如申請專利範圍第11項的信號監控方法，進一步包含：根據該參數以及該第一輸出信號和該第二輸出端的一第二輸出信號的一即時位準差計算該第一輸入信號和該第二輸入端的一第二輸入信號的一即時位準差。
  14. 如申請專利範圍第11項的信號監控方法，其中，該 參數的一數值隨一周圍環境的變化而變化。
  15. 如申請專利範圍第11項的信號監控方法，其中，該第一輸出端和該第二輸出端的一電壓位準差由下式給出：VOUT2 -VOUT1 =(VIN2 -VIN1 )*K4 +(VIN1 -VOUT1 )*K5 -VOS /K1 ，其中，VOUT1 表示該第一輸出端的一電壓位準；VOUT2 表示該第二輸出端的一電壓位準；VIN1 表示該第一輸入端的一電壓位準；VIN2 表示該第二輸入端的一電壓位準；VOS 表示該電路的一電壓偏移；K1 表示該電路的一第一電阻值比；K4 表示該電路的一第二電阻值比；以及K5 表示該電路的一第三電阻值比。
  16. 如申請專利範圍第11項的信號監控方法，進一步包含：從一參考信號和多個即時輸入信號中選擇一選定信號；以及將該選定信號提供給該第二輸入端。
  17. 一種信號監控系統，包含：一電路，包含一第一輸入端、一第二輸入端和一第一輸出端，其中該電路經由該第一輸入端選擇地接收一第一檢測端的一第一電壓位準，並且經由該第二輸入端選擇地接收一第二檢測端的一第二電壓位準，其中該電路包含一放大器，經由一第一阻性元件耦接至該第一輸入端，經由一第二阻性元件耦接至該電路的一第二輸出端，經由一第三阻性元件耦接至該電路的一 第二輸入端，並且經由一第四阻性元件耦接至該第一輸出端；以及一處理器，耦接至該電路，並透過將該第一輸入端和該第一輸出端的一電壓位準差設定為一第一預設值，以判斷該電路的一誤差因素，並且計算該第一電壓位準和一第二電壓位準的一差值。
  18. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，其中，該處理器透過將該第一輸入端和該第二輸入端的一電壓位準差設定為一第二預設值，以判斷該誤差因素。
  19. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，其中，該放大器包含一運算放大器，其中該第一阻性元件、該第二阻性元件、該第三阻性元件、該第四阻性元件分別包括一電阻。
  20. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，其中，該誤差因素是基於分別在該第一輸入端、該第二輸入端、該第一輸出端以及該第二輸出端上的四個電壓進行判斷。
  21. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，其中，該誤差因素的一數值隨一周圍環境的變化而變化。
  22. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，其中，該第一輸出端和該第二輸出端的一電壓位準差由下式給出：VOUT2 -VOUT1 =(VIN2 -VIN1 )*K4 +(VIN1 -VOUT1 )*K5 -VOS /K1 ，其中，VOUT1 表示該第一輸出端的一電壓位準；VOUT2 表示該第二輸出端的一電壓位準；VIN1 表示該第一輸入端的一電壓位準；VIN2 表示該第二輸入端的一電壓位準；VOS 表示該電路的一電壓偏移；K1 表示該電路的一第一電阻值比；K4 表示該電路的一第二電阻值比；以及K5 表示該電路的一第三電阻值比。
  23. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，進一步包含：一類比/數位轉換器，耦接至該電路，並為該處理器提高一數位信號，其中，該數位信號指示該第一輸出端和該第二輸出端的一電壓位準差。
  24. 如申請專利範圍第17項的信號監控系統，進一步包含：一多工器，為該第二輸入端提供從一參考信號和該第二電壓位準中選擇出一選定信號。
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