專利名稱：電池電壓的檢測電路,和檢測電池電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個若干電池的電壓檢測電路，如鋰離子電池或鎳化鎘電池，其在一個電池組中相互串聯(lián)，并涉及一種檢測電池電壓的方法。
有時，所謂的電池，如鋰離子電池或鎳化鎘電池，相互串聯(lián)，用作一個電池組組件或一個電池組為如便攜式錄像機(jī)，電動相機(jī)，手提電腦等用電器提供電源。
一個電池是電池組的一個獨(dú)立的單元。

圖1是一個傳統(tǒng)的電池電壓檢測電路的電路圖。圖2描述了如電池1(1a到1d)相互串聯(lián)連接且若干電池中的每一個都連接到一個電池電壓檢測器9中的一例。在這些電池中，用1a指示的一端具有最高電勢，用1d指示的一端具有最低電勢。
圖2是包含在圖1中的電池電壓檢測電路中的電池電壓檢測器9的電路圖。電池電壓檢測器9包含有一個運(yùn)算放大器8，其具有一非反相端8a和一反相端8b。例如，具有最高電勢的電池1a有一正極，其通過一檢測線2和電阻器R1連接到電池電壓檢測器9的運(yùn)算放大器8的非反相端8a，還有一負(fù)極，其通過檢測線3和電阻器R2連接到運(yùn)算放大器8的反相端8b。類似的，其他的每一電池也有通過檢測線和電阻器連接到運(yùn)算放大器8的正極和負(fù)極。因而，運(yùn)算放大器8將檢測來自相應(yīng)的電池1的一個電壓并單獨(dú)的將它作為它的電壓輸出11。
如圖2所述，圖1中的每一個電池電壓檢測器9中提供有在運(yùn)算放大器8中使用的許多電阻器R1到R4。
具有上述結(jié)構(gòu)的電池電壓檢測器9的檢測精度大大的依賴于每一個電阻器R1到R4的精度和檢測電壓輸出11的精度。因此，電阻器R1到R4應(yīng)使用具有高精度電阻值的電阻器。
同時，電壓檢測器9的檢測精度隨共模電壓的增大而成比例降低。這將參考圖3來說明。
運(yùn)算放大器的輸出Vo簡單的表示如下(運(yùn)算放大器的偏移誤差被忽略)
Vp＝Rb(V1+V2)/(Ra+Rb)其中Ra，Rb電阻器R1和R2的電阻值V1具有最高電壓的電池電壓V2其他電池的總電壓因此，Vo＝Vp-Rd(V2-Vp)/Rc其中Rc，Rd電阻器R3和R4的阻值假設(shè)Ra＝Rc且Rb＝Rd ………………………(1)那麼，Vo＝Rd·V1/Rc ……………………………(2)當(dāng)V1＝0V時，運(yùn)算放大器的輸出Vo應(yīng)為0。但實(shí)際上，因?yàn)橛蛇\(yùn)算放大器的共模電壓引起的誤差，V1將不為0。
……………………………………………………①公式(1)實(shí)際上是不可能的。當(dāng)公式(1)不可能時，運(yùn)算放大器的輸出Vo有一與一電壓V2成比例的誤差?！谶@些誤差①和②導(dǎo)致電池電壓檢測電路的檢測精度的降低。
進(jìn)一步的，因?yàn)槿鐖D2的傳統(tǒng)的電池電壓檢測電路的每一個電池都需要一個電池電壓檢測器9，這太復(fù)雜了。
因此本發(fā)明的目的是提供一結(jié)構(gòu)簡單且能夠高精度的檢測電池組中每一個電池電壓的電池電壓檢測電路。
上述目的是通過提供一電池電壓檢測電路來實(shí)現(xiàn)的，該電路用于一電池組中相互串聯(lián)連接的若干電池，并適用于檢測每一個電池的電壓，根據(jù)本發(fā)明，包括，一第一輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極以選擇一被選電池的正極或負(fù)極并獲得該電池的電壓；一第二輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極以選擇該被選電池的正極或負(fù)極并獲得該電池的電壓；
一電壓檢測裝置，從來自第一和第二輸入選擇裝置的輸出電壓獲得一被檢測的輸出電壓；和一處理裝置，將來自電壓檢測裝置的被檢測的電池輸出電壓由模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，計算并由此確定每一電池的電壓。
根據(jù)本發(fā)明，為檢測一電池組中相互串聯(lián)連接的若干電池中的每一個電池的電壓，該電池的正極和負(fù)極被連接到第一輸入選擇裝置，以選擇一被選電池的正極或負(fù)極并獲得該被選電池的電壓。該電池的正極和負(fù)極也被連接到第二輸入選擇裝置，以選擇一被選電池的正極或負(fù)極并獲得該選擇電池的電壓。
電壓檢測裝置適用于從來自第一輸入選擇裝置的一第一電池的輸出電壓和來自第二輸入選擇裝置的一第二電池的輸出電壓來獲得一被檢測電池的輸出電壓。
處理裝置將來自電壓檢測裝置的被檢測電池輸出電壓從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，計算并由此確定每一電池的電壓。
因此，為電池組中的每一個電池提供一電壓檢測裝置是不必要。每一個電池被單個電壓檢測裝置選擇并且通過電壓檢測裝置檢測的一輸出電壓由模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，以計算并確定每一電池的電壓。這樣由于不需要為相互串聯(lián)連接的若干電池提供相應(yīng)的若干電壓檢測裝置，電壓檢測電路可以被簡單的構(gòu)造起來。
本發(fā)明的電壓檢測電路也可以被用于檢測單個電池的電壓。
根據(jù)本發(fā)明，電壓檢測電路應(yīng)優(yōu)先的包含一非反相輸入端和一反相輸入端，一運(yùn)算放大器，和提供給放大器的多個調(diào)節(jié)電阻器。處理裝置包含一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以將一檢測輸出電壓由模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，和一運(yùn)算單元，以計算數(shù)字信號并提供每一電池的電壓。因此，由電壓檢測裝置獲得的檢測輸出電壓能通過處理裝置被數(shù)字運(yùn)算以確定該電池的電壓。
根據(jù)本發(fā)明，第一輸入選擇裝置最好應(yīng)能選擇并被連接到一地線而且第二輸入選擇裝置最好也應(yīng)能選擇一正-電壓校準(zhǔn)電壓，用參考電壓來校準(zhǔn)電池電壓。
根據(jù)本發(fā)明，第一輸入選擇裝置最好應(yīng)能選擇一正電壓校準(zhǔn)電壓，電池電壓被參考電壓校準(zhǔn)并且第二輸入選擇裝置最好應(yīng)能選擇并連接到一地電位。
因而，通過比較正-電壓校準(zhǔn)參考電壓和地電位可以核實(shí)運(yùn)算放大器放大的倍數(shù)，正-電壓校準(zhǔn)參考電壓通過第一輸入選擇裝置施加到電壓檢測裝置的非反相端，地電位通過第二輸入選擇裝置施加到電壓檢測裝置的反相端。
也可通過比較地電位和負(fù)-電壓校準(zhǔn)參考電壓來核實(shí)運(yùn)算放大器放大的倍數(shù)，地電位通過第一輸入選擇裝置施加到電壓檢測裝置的非反相端，負(fù)-電壓校準(zhǔn)參考電壓通過第二輸入選擇裝置施加到電壓檢測裝置的反相端。
根據(jù)本發(fā)明，電壓檢測電路最好應(yīng)能適應(yīng)這樣的情形，當(dāng)一電池的一相同的電極被第一和第二輸入選擇裝置所選中和一共模電壓被用于電壓檢測裝置的非反相端和反相輸入端時，電壓檢測裝置的調(diào)節(jié)電阻器的電阻值被設(shè)置為從電壓檢測裝置提供一輸出電壓，并且來自電壓檢測裝置的正的輸出電壓被施加到處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以提供施加了共模電壓的電壓檢測裝置的誤差。即，當(dāng)共模電壓被施加到電壓檢測裝置時，后者實(shí)際上將不提供0伏的電壓，也就是說，來自電壓檢測裝置的電壓含一誤差。
因而，由于電壓檢測裝置總是提供一正的檢測輸出電壓，一正的電池輸出電壓被提供給處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，因此輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電壓能限制在電壓為正的一范圍。因此，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器僅可以分辨正范圍的一個電壓，且它可以不需要一較高成本的性能并因此制造成本低于必須具有正和負(fù)的電壓范圍的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的成本。
根據(jù)本發(fā)明，電壓檢測電路最好應(yīng)能適應(yīng)這樣的情形，電池的正極通過第一輸入選擇裝置被連接到電壓檢測裝置的非反相輸入端且電池的負(fù)極通過第二輸入選擇裝置被連接到電壓檢測裝置的反相輸入端。因此，當(dāng)被校準(zhǔn)后電池電壓能被正確的檢測。
上述的目的也能通過提供一方法來實(shí)現(xiàn)，該方法是由一電池電壓檢測電路提供的，以檢測一電池組中相互串聯(lián)連接的若干電池中的每一個電池的電壓。該電池電壓檢測電路包含一第一輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極以選擇一被選電池的正極或負(fù)極并獲得該電池的電壓；一第二輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極以選擇該被選電池的正極或負(fù)極并獲得該電池的電壓；一電壓檢測裝置，從來自第一和第二輸入選擇裝置的輸出電壓來獲得一被檢測的輸出電壓；和一處理裝置，將來自電壓檢測裝置的檢測電池輸出電壓由模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，以計算并由此確定每一電池的電壓。
根據(jù)本發(fā)明，方法包括下列步驟選擇到第一輸入選擇裝置的一輸入和到第二輸入選擇裝置的一輸入，以從電壓檢測裝置提供一正的檢測輸出電壓給處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并基于一與第一或第二輸入選擇裝置相連的已知校準(zhǔn)參考電壓來計算電壓檢測裝置的放大因子；從一電池的一相同電極通過第一或第二輸入選擇裝置提供一共模電壓給電壓檢測裝置，以獲得一第一正檢測輸出電壓，第一正檢測輸出電壓表示該共模電壓被施加到電壓檢測裝置而引起的誤差；在被第一輸入選擇裝置選中的電池正電極處的電壓被提供給電壓檢測裝置的一非反相輸入端，并在被第二輸入選擇裝置選中的負(fù)電池電壓被提供給電壓檢測裝置的一反相輸入端，從而獲得一第二正檢測輸出電壓；和處理裝置如下計算以確定一電池電壓電壓E＝(第二檢測輸出電壓-第一檢測輸出電壓)/電壓放大因子根據(jù)本發(fā)明，在電壓放大因子的計算步，到第一輸入選擇裝置的一輸入和到第二輸入選擇裝置的一輸入被選中，以從電壓檢測裝置提供一正的檢測輸出電壓給處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并基于一已知校準(zhǔn)參考電壓來計算電壓檢測裝置的放大因子。
在第一檢測輸出電壓獲得步，一共模電壓從電池的一相同電極通過第一和第二輸入選擇裝置被提供給電壓檢測裝置，以獲得一第一正的檢測輸出電壓，該電壓表示由該共模電壓施加到電壓檢測裝置而引起的誤差；在第二檢測輸出電壓獲得步，該電池正電極處的電壓被第一輸入選擇裝置選中，并被提供給電壓檢測裝置的一非反相輸入端，而且一負(fù)電池電壓被第二輸入選擇裝置選中，并被提供給電壓檢測裝置的反相輸入端，從而獲得第二正檢測輸出電壓。
在電池電壓檢測步，處理裝置如下計算以確定一電池的電壓
電壓E＝(第二檢測輸出電壓-第一檢測輸出電壓)/電壓放大因子通過這種方法，電池的電壓能夠被精確地和簡單地確定而與電阻的精確度無關(guān)，例如，在電壓檢測裝置中。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)一共模電壓通過第一和第二輸入選擇裝置被從一電池的一相同電極提供到電壓檢測裝置，以獲得一第一正檢測輸出電壓，該電壓表示出由該共模電壓被施加到電壓檢測裝置而引起的誤差時，電壓檢測裝置的若干電阻器的電阻值被設(shè)置成這樣的情形，被提供給該處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電壓檢測裝置的檢測輸出電壓，總為一正的電壓值。
因此，由于電壓檢測裝置總提供一正的檢測輸出電壓到該處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，輸入到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電壓范圍能被限制在電壓為正的一范圍。因此，模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以具有一僅限于電壓為正的一范圍的分辨率，且它可以不需要一較高分辨率，并因此其制造成本低于必須具有正和負(fù)的電壓范圍的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的成本。
下面通過參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，就可以清楚本發(fā)明的這些目的和其他目的，特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是一傳統(tǒng)電池電壓檢測電路的一電路圖；圖2是包括在圖1中的電池電壓檢測電路中的一電壓檢測器的電路圖；圖3是一電路圖，參考該電路圖可以解釋傳統(tǒng)電池電壓檢測電路的缺點(diǎn)；圖4是根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測電路的一優(yōu)選實(shí)施方式的一框圖；圖5是圖4中的電池電壓檢測電路所包括的電壓檢測裝置的一個電路圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測電路的另一個優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測流圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測電路的另一個優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖。
應(yīng)該注意本發(fā)明不限于下面將要描述的本發(fā)明的這些實(shí)施方式。
圖4以框圖的形式說明了根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測電路的第一優(yōu)選實(shí)施方式，該實(shí)施方式用于其中多個電池相互串聯(lián)的一電池組，并且適合于檢測每一電池的電壓。
圖4中，一般用一個標(biāo)號來表示電池電壓檢測電路。電池電壓檢測電路適合于檢測多個電池1a到1d，例如鋰離子電池或鎳化鎘電池中的每一個的電壓。
在這些相互串聯(lián)的電池中，用標(biāo)號1a表示的一電池具有最高的電勢，而用標(biāo)號1d表示的一電池具有最低的電勢。所以電池電勢以電池1a到1d的順序降低。
為了測量電池1a到1d中的每一個的電壓，電池電壓檢測電路20包括一第一輸入選擇裝置22，一第二輸入選擇裝置24，校準(zhǔn)負(fù)參考電壓或電壓源26，電池檢測器30和一個處理裝置40，如圖4所示。
第一和第二輸入選擇裝置22和24分別連接到電池1a的正極和電池1d的負(fù)極。
進(jìn)一步，第一輸入選擇裝置22連接到一個地電位GND和第二輸入選擇裝置24連接到校準(zhǔn)負(fù)參考電壓26。
第一輸入選擇裝置22與具有傳感線50，51，52，53，54和55的電池的正極和負(fù)極進(jìn)行電連接，類似地，第二輸入選擇裝置24與具有傳感線50，51，52，53，54和55的電池的正極和負(fù)極進(jìn)行電連接。
第一輸入選擇裝置22可以選擇每一個電池的傳感線50到55中的一個或者一個連接到GND的傳感線59，這樣該第一輸入選擇裝置可以連接到電池電壓檢測器30。第二輸入選擇裝置24可以選擇每一個電池的傳感線50到55中的一個或者連接到負(fù)電壓校準(zhǔn)參考電壓26的一個傳感線60，這樣該第二輸入選擇裝置可以連接到電池電壓檢測器30。
圖5是圖4中電壓檢測電路所包括的電壓檢測器30的一個電路圖。電壓檢測器30包含一個運(yùn)算放大器37和四個調(diào)節(jié)電阻38a到38d。電阻38a連接在第一輸入選擇裝置22和運(yùn)算放大器37的一非反相輸入端82之間。電阻38c連接在第二輸入選擇裝置24和運(yùn)算放大器37的一反相輸入端83之間。
第一輸入選擇裝置22和第二輸入選擇裝置24分別向運(yùn)算放大器37提供一第一輸出電壓V1和一第二輸出電壓V2，其中對第一和第二輸出電壓進(jìn)行一預(yù)定計算，以向處理裝置40提供一個檢測輸出電壓100。
圖4中，電壓檢測裝置30與處理裝置40相連，該處理裝置40包括一模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(以后被稱作“A/D轉(zhuǎn)換器”)43和一運(yùn)算單元45例如微計算機(jī)。
A/D轉(zhuǎn)換器43將電壓檢測器30提供的檢測輸出電壓100從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并且向運(yùn)算單元45提供一數(shù)字輸出電壓。
運(yùn)算單元45用一預(yù)定方式處理所提供的數(shù)字電壓，來提供每一個所需電池的電壓，即，例如在一個顯示單元80上用數(shù)字顯示它。該顯示器可以是一個LC顯示器，等離子體顯示器，CRT(陰極射線管)或熒光字符顯示管。顯示單元80還可以將檢測的電池電壓信號作為一個輸出輸出到一外部裝置。
圖7是一個根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測的流圖。以后它將參考圖7來描述圖4中所示的電池1a到1d的任何一個電池的電壓如何被本發(fā)明的電壓檢測電路20所檢測。
在步ST1中，如圖4所示的一個電壓檢測器30的電壓放大因子被計算，在步ST2中，獲得表示產(chǎn)生于一個共模電壓的電壓檢測器30的誤差的一第一檢測輸出電壓，該第一檢測輸出電壓是正電壓。在步ST3中，獲得為一個正電壓的一第二檢測輸出電壓，在步ST4中，計算一個電池的電壓。
步ST1包括兩個子步驟S1和S2。
在子步驟S1中，第一輸入選擇裝置22選擇地電位GND，而第二輸入選擇裝置24選擇負(fù)電壓校準(zhǔn)參考電壓26。這樣，第一選擇輸入裝置22向電壓檢測器30中的運(yùn)算放大器37的非反相輸入端82提供地電位(＝0V)的一個第一輸出電壓V1，而第二選擇輸入裝置24向運(yùn)算放大器37的反相輸入端83提供來自負(fù)電壓校準(zhǔn)參考電壓26的、作為一第二輸出電壓V2的一負(fù)電壓。
因?yàn)閬碜载?fù)電壓校準(zhǔn)參考電壓26的電壓在反相輸入端83被反相，所以運(yùn)算放大器37總是向A/D轉(zhuǎn)換器43提供一正的檢測輸出電壓100。
在子步驟S2當(dāng)中，假定已經(jīng)知道來自電壓校準(zhǔn)參考電壓26的電壓，在示例裝置40中的運(yùn)算單元45預(yù)先計算電壓檢測器30的一個合適的放大因子A。
操作進(jìn)行到圖7中的步驟ST2。該步驟ST2包括兩個子步驟S3和S4。
在子步驟S3當(dāng)中，第一和第二輸入選擇裝置22和24選擇一個相同的電池電極來接收一個相同的輸入電壓。該第一和第二輸入選擇裝置22和24僅選擇與電池1a相關(guān)的傳感線50，以從電池1a接收一個作為一個共模電壓的正電壓。在這種情形下，第一輸入選擇裝置22沒有與GND相連，而第二輸入選擇裝置24沒有與負(fù)電壓校準(zhǔn)參考電壓26相連。
在子步驟S4中，表示電壓檢測器30的產(chǎn)生于共模電壓的一誤差的一第一檢測輸出電壓100A，并發(fā)送到處理裝置40的A/D轉(zhuǎn)換器43。
在子步驟S3和S4中，來自一相同電池的一共模電壓可以經(jīng)過第一和第二輸入選擇裝置22和24提供到電壓檢測器30，以提供一第一檢測輸出電壓(優(yōu)選正電壓)，用來表示電壓檢測器30由于共模電壓而導(dǎo)致的誤差。
下面操作進(jìn)行到ST3步驟，步驟ST3包括兩個子步驟S5和S6。
在子步驟S5當(dāng)中，第一輸入選擇裝置22選擇電池的正極而第二輸入選擇裝置24選擇電池的負(fù)極。在這種情形下，第一輸入選擇裝置22的第一輸出電壓V1被提供到電壓檢測器30中的運(yùn)算放大器37的非反相輸入端82，第二輸入選擇裝置24的第二輸出電壓V2被提供到運(yùn)算放大器37的反相輸入端83。
在子步驟S6當(dāng)中，電壓檢測器30的運(yùn)算放大器37從其反相和非反相輸入端83和82提供的電壓計算一第二檢測輸出電壓100B。第二檢測輸出電壓被發(fā)送到處理裝置40的A/D轉(zhuǎn)換器43，以將它從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字并發(fā)送到運(yùn)算單元45。
這樣在子步驟S5和S6當(dāng)中，第一輸入選擇裝置22選擇一個電池的正極，并將該電極上的電壓提供到電壓檢測器30中的運(yùn)算放大器37的非反相輸入端82，第二輸入選擇裝置24選擇一個電池的負(fù)極，并將該電極上的電壓提供到運(yùn)算放大器37的反相輸入端83，由此提供一第二正檢測輸出電壓100B。
根據(jù)在步驟ST1決定的、電壓檢測器的電壓放大因子A，在步驟ST2決定的第一檢測輸出電壓100A和在步驟ST3決定的第二檢測輸出電壓100B，圖4中的處理裝置40的運(yùn)算單元45可以正確和輕易的計算一給定電池1a的電壓E，例如使用下述表達(dá)式E＝(100B-100A)/A所以，圖5中電阻38a到38d中阻值的誤差可以被忽略，即，第一檢測輸出電壓100A可以取消電壓檢測器30中的電阻之間的準(zhǔn)確度不同所產(chǎn)生的誤差。所以，沒有必要使用昂貴的和高精度的電阻38a到38d，同樣可以準(zhǔn)確和輕易的檢測每一個電池的電壓。
在子步驟S3當(dāng)中，第一輸入選擇裝置22選擇一個電池的正極，第二輸入選擇裝置24選擇一個電池的負(fù)極，來自第一輸入選擇裝置22的第一輸出電壓V1被提供到電壓檢測器30中的運(yùn)算放大器37的非反相輸入端82，來自第二輸入選擇裝置24的第二輸出電壓V2被提供到運(yùn)算放大器37的反相輸入端83。這樣，由于經(jīng)過反相端和非反相輸入端83和82獲得的電壓總是正的，第二檢測輸出電壓100B也總是正的。所以，因?yàn)榈诙z測輸出電壓100B被輸出到處理裝置40的A/D轉(zhuǎn)換器43中，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器43的電壓范圍總是正的。
另一方面，因?yàn)橄嗤碾姵仉姌O(正極或者負(fù)極)被第一和第二輸入選擇裝置選擇來獲得由共模電壓引起的一誤差，來自電壓檢測器30的一個第一檢測輸出電壓100A是負(fù)的，這種情形可能是產(chǎn)生于電阻38a到38d中阻值的變化。
為了處理負(fù)電壓，A/D轉(zhuǎn)換器30的輸入范圍必須是正電壓和負(fù)電壓，這樣A/D轉(zhuǎn)換器30的輸入電壓范圍應(yīng)更寬。所以，A/D轉(zhuǎn)換器30應(yīng)該有更高的分辨率，這樣就變貴了。
對于一個分辨率不同，因而廉價的A/D轉(zhuǎn)換器43，根據(jù)本發(fā)明的電壓檢測器30使用電阻38a到38d，這種電阻38a到38d的阻值使電壓檢測器30的第一檢測輸出電壓是正的，并且滿足如下的要求R38bR38a+R38b>R38dR38c-R38d]]>
其中R38a是電阻38a的阻值，R38b是電阻38b的阻值，R38c是電阻38c的阻值，R38d是電阻38d的阻值。
為了滿足上述的要求，優(yōu)選的如圖6所示，附加電阻38e和38f可以和已有的電阻38a到38d一起使用。當(dāng)然，可以使用與圖6不同的其他方式來組合這些電阻。
因?yàn)槭褂昧诵?zhǔn)參考電壓26，并且如前所述A/D轉(zhuǎn)換器43的輸入范圍總是正的，處理裝置40的A/D轉(zhuǎn)換器43的輸入范圍可以僅是正的，這樣處理裝置40的結(jié)構(gòu)可以相對簡單，這樣也不貴。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的電池電壓檢測電路的第五優(yōu)選實(shí)施方式的電路圖。假定第一輸入選擇裝置22可以選擇一個正電壓校準(zhǔn)參考電壓126并且可以通過一傳感線159連接到該正電壓校準(zhǔn)參考電壓126，和第二輸入選擇裝置24可以選擇一個地電位GND并且可以通過一傳感線160連接到該地電位GND，圖8中的電池電壓檢測電路20與圖4中的電池電壓檢測電路類似。
這樣，經(jīng)過第一輸入選擇裝置22被提供到電壓檢測器30的運(yùn)算放大器37的非反相輸入端82的正電壓校準(zhǔn)參考電壓126，可以與經(jīng)過第二輸入選擇裝置22被提供到電壓檢測器30的運(yùn)算放大器37的反相輸入端83的地電位GND進(jìn)行比較，以檢查電壓檢測器30的運(yùn)算放大器37的放大倍數(shù)。
圖8中的電壓檢測器30的其余部分與圖4中的相同，所以不再描述它了。
應(yīng)該理解本發(fā)明不局限于前面已經(jīng)描述的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
本發(fā)明的前述實(shí)施方式使用所謂的電池。但是，根據(jù)本發(fā)明的電壓檢測電路可以適合于檢測多個電池組中的每一個的電壓，每一個電池組包括互相串聯(lián)的多個電池。
電壓檢測器(包括運(yùn)算放大器等等)能夠檢測多個電池的電壓，這樣可以簡化電路的校準(zhǔn)和電壓檢測器也可以便宜。
一個運(yùn)算單元，例如微計算機(jī)，被用于計算電壓檢測器30的合適放大因子和測量電壓檢測器30的、由共模電壓所產(chǎn)生的一誤差，以使能夠根據(jù)該測量的誤差糾正電池電壓。所以，電壓檢測器30的運(yùn)算放大器37和運(yùn)算放大器37中的電阻的精度可以不是很高。
電壓檢測電路20的電壓檢測精度不受電池電壓、電壓檢測器30的時間改變和溫度變化的影響，所以可以測量每一個電池的電壓。
由于A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍可限于正的范圍，A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率可僅用電池電壓的分辨率來決定。如果必須決定A/D轉(zhuǎn)換器的正輸入電壓范圍和負(fù)輸入電壓范圍，需要例如高兩比特的更高精度。
為了檢測互相串聯(lián)的多個電池中的每一個的電壓，本發(fā)明的實(shí)施方式包括第一和第二輸入選擇裝置，電壓檢測器，A/D轉(zhuǎn)換器，運(yùn)算單元和校準(zhǔn)參考電壓26。輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的電壓范圍可以限制為正。
應(yīng)該注意除了步驟ST4必須最后做以外用于電壓檢測的步驟ST1，ST2和ST3的序列可以不限制在這個順序，而且它們之間可以互相交換。
權(quán)利要求
1.一電池電壓檢測電路，用于一電池組中互相串聯(lián)的多個電池和適用于檢測每一個電池的電壓，包括一個第一輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極，以選擇一被選電池的正極和負(fù)極并且獲得該電池的電壓；一個第二輸入選擇裝置，連接到每一個電池的正極和負(fù)極，以選擇該被選電池的正極和負(fù)極并且獲得該電池的電壓；一個電壓檢測裝置，以從來自第一和第二輸入選擇裝置的輸出電壓獲得一檢測輸出電壓；和一處理裝置，以將來自電壓檢測裝置的檢測輸出電壓從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并且計算以確定單個電池的電壓。
2.如權(quán)利要求1的一個電池電壓檢測電路，其中電池組是一個電池。
3.如權(quán)利要求1的一個電池電壓檢測電路，其中電壓檢測裝置包括一個運(yùn)算放大器和多個用于運(yùn)算放大器的電阻器，運(yùn)算放大器具有一連接到第一輸入選擇裝置的非反相輸入端和一連接到第二輸入選擇裝置的反相輸入端；和處理裝置包括一個模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以將電池的檢測輸出電壓從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，和包括一個計算來自模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字輸出以提供每一個電池的電壓的運(yùn)算單元。
4.如權(quán)利要求3的一個電池電壓檢測電路，其中第一輸入選擇裝置能夠選擇并且連接到一個地電位，和第二輸入選擇裝置能夠選擇并且連接到一個校準(zhǔn)電池電壓的負(fù)參考電壓。
5.如權(quán)利要求3的一個電池電壓檢測電路，其中第一輸入選擇裝置能夠選擇并且連接到一個校準(zhǔn)電池電壓的正的參考電壓，和第二輸入選擇裝置能夠選擇并且連接到一個地電位。
6.如權(quán)利要求4的一個電池電壓檢測電路，其中當(dāng)一電池的一相同電極被第一和第二輸入選擇裝置選擇和共模電壓被施加到電壓檢測裝置的非反相和反相輸入端時，電壓檢測裝置的多個調(diào)節(jié)電阻器的阻值被設(shè)置成用于從電壓檢測裝置提供電壓輸出和來自電壓檢測裝置的正輸出電壓被施加到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
7.如權(quán)利要求6的一個電池電壓檢測電路，其中電池的正極經(jīng)過第一輸入選擇裝置與電壓檢測裝置非反相輸入端相連，電池的負(fù)極經(jīng)過第二輸入選擇裝置與電壓檢測裝置反相輸入端相連。
8.用一個電池電壓檢測電路檢測一個電池組中互相串聯(lián)的多個電池中的每一個的電壓的方法，該電池電壓檢測電路包括與每一個電池的正極和負(fù)極相連以選擇一個被選電池的正極或者負(fù)極并且獲得電池的電壓的一個第一輸入選擇裝置；與每一個電池的正極和負(fù)極相連以選擇一個被選電池的正極或者負(fù)極并且獲得電池的電壓的一個第二輸入選擇裝置；一個從來自第一和第二輸入選擇裝置的輸出電壓獲得一個檢測輸出電壓的電壓檢測裝置；和一個處理裝置，以將來自電壓檢測裝置的檢測輸出電壓從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字，并且計算以確定單個電池的電壓，該方法包括步驟選擇到第一輸入選擇裝置的一個輸入和到第二輸入選擇裝置的一個輸入，以從電壓檢測裝置向處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器提供一正的檢測輸出電壓并且根據(jù)與第一或者第二輸入選擇裝置相連的一個已知校準(zhǔn)參考電壓來計算電壓檢測裝置的一個放大因子；從一電池的一相同電極經(jīng)過第一和第二輸入選擇裝置向電壓檢測裝置提供一共模電壓，以獲得表示由于提供到電壓檢測裝置的共模電壓所引起的一個誤差的一第一正檢測輸出電壓；向電壓檢測裝置的一個非反相輸入端提供被第一輸入選擇裝置選擇的電池的正極處的電壓和向電壓檢測裝置的一個反相輸入端提供被第二輸入選擇裝置選擇的一個負(fù)電池電壓，以獲得一個第二正檢測輸出電壓；和處理裝置如下計算來決定一個電池的電壓電壓E＝(第二正檢測輸出電壓-第一檢測輸出電壓)/電壓放大因子。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中當(dāng)共模電壓被從一電池的一相同電極經(jīng)過第一和第二輸入選擇裝置提供到電壓檢測裝置，一獲得表示由于提供到電壓檢測裝置的共模電壓所引起的一個誤差的一第一正檢測輸出電壓，電壓檢測裝置的多個電阻器的阻值被設(shè)置成這樣，以使被提供到處理裝置的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的、電壓檢測裝置的檢測輸出電壓總是正電壓。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中電池組是一個電池。
全文摘要
一電池電壓檢測電路20包括一個第一輸入選擇裝置22,連接到一電池組的多個互相串聯(lián)的電池中的每一個電池的正極和負(fù)極,以從一指定電池的一個被選正極或負(fù)極獲得一個電壓,還包括一個第二輸入選擇裝置24,連接到一電池組的多個互相串聯(lián)的電池中的每一個電池的正極和負(fù)極,以從一指定電池的一個被選正極或負(fù)極獲得一個電壓,還包括一個電壓檢測器30,以分別從來自第一和第二輸入選擇裝置22和24的輸出電壓獲得一檢測輸出電壓;和包括一處理裝置40,以將電壓檢測器30的檢測電池輸出電壓從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字,并且計算以確定每一個電池的電壓。
文檔編號G01R31/36GK1229195SQ9910231
公開日1999年9月22日 申請日期1999年2月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月20日
發(fā)明者兼平浩紀(jì) 申請人:索尼株式會社