DE102009007507A1

DE102009007507A1 - Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung mit geringerer Temperaturabhängigkeit

Info

Publication number: DE102009007507A1
Application number: DE102009007507A
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Kariya Yamamoto; Hiroshi Kariya Tamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-02-06
Filing date: 2009-02-05
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2029-02-06
Also published as: CN101567693A; US7864090B2; JP4569641B2; CN101567693B; US20090195430A1; DE102009007507B4; JP2009188696A

Abstract

In einer A/D-Umwandlungsvorrichtung weist eine Umwandlungseinheit einen Eingangsanschluss und eine Eingangs-Ausgangskennlinie auf. Die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie weist eine Temperaturabhängigkeit auf, und die Umwandlungseinheit führt einen Vorgang des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals in digitale Daten aus. Eine Temperaturbestimmungseinheit weist Informationen auf, die eine Beziehung zwischen einer Variable eines Ausgangs der Umwandlungseinheit und einer Variable einer um die Umwandlungseinheit herum vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit darstellt. Wenn die spezifizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit angelegt wird, bestimmt die Temperaturbestimmungseinheit einen Wert der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur, basierend auf den Informationen und der spezifizierten Spannung. Eine Reduziereinheit reduziert eine Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals in digitale Daten anhand des ermittelten Werts der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der am 6. Februar 2008 eingereichten japanischen Patentanmeldung 2008-025962 . Diese Anmeldung nimmt die Priorität der japanischen Patentanmeldung in Anspruch, so dass die Beschreibung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Analog-Digital-(A/D)-Wandlungsvorrichtungen mit einem A/D-Wandler zum Umwandeln eines analogen Eingangsspannungssignals in digitale Daten.
Hintergrund der Erfindung
Bislang beinhaltete die Entwicklung herkömmlicher A/D-Wandler die Entwicklung von Zeit-A/D-Wandlern, die als TAD-Wandler bezeichnet werden. Beispiele für solche TAD-Wandler sind in der US-Patentschrift 5,396,247 offenbart, die der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung H05-259907 entspricht.
TAD-Wandler sind jeweils mit einem Ringoszillator ausgestattet, der auf Basis eines analogen Eingangsspannungssignals arbeitet, und erreichen mit einer einfachen Schaltungsstruktur eine hohe Auflösung.
TAD-Wandler weisen normalerweise nichtlineare Ausgangskennlinien auf, die mit eine Variation der Temperatur variieren. Um einen Wert eines analogen Eingangsspannungssignals basierend auf dem Ausgang bzw. Ausgangssignal eines TAD-Wand lers erfassen zu können, ist es aus diesem Grund wünschenswert, eine Variable des TAD-Wandlerausgangs der eines analogen Eingangsspannungssignals gemäß dessen nichtlinearen Eingangs-Ausgangs-Kennlinien zuzuordnen, während dabei die Temperaturabhängigkeit des TAD-Wandlers berücksichtigt wird.
Die US-Patentschrift 6,891,491 , die der japanischen Patentanmeldungsschrift 2004-274157 entspricht, offenbart ein Verfahren zum Annähern der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie eines TAD-Wandlers. Das Verfahren nähert die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie eines TAD-Wandlers unter Verwendung einer polygonalen Linie basierend auf Ausgangswerten des TAD-Wandlers entsprechend Referenzspannungen in dem eingegebenen analogen Eingangsspannungssignal innerhalb eines voreingestellten Eingangsbereichs, wie z. B. der Obergrenze, Untergrenze und einem dazwischen liegenden Wert, an.
Kurzfassung der Erfindung
Weil sich die polygonale Linie der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie des TAD-Wandlers bei einer aktuellen Temperatur mit hoher Genauigkeit annähert, kann das Verfahren die A/D-Umwandlungsgenauigkeit unter Verwendung der TAD-Wandler verbessern.
Wie vorstehend beschrieben sind TAD-Wandler so ausgelegt bzw. konstruiert, dass sie ein analoges Eingangsspannungssignal in digitale Daten umwandeln und daher als Spannungsdetektoren verwendet werden können.
Wird hingegen als eine Leistungsquelle eine Batteriepackung bestehend aus einer Gruppe von in Reihe geschalteten Batteriezellen verwendet, ist es wünschenswert, einen an einem jeweiligen der Batteriemodule anliegenden Spannungswert zu messen; jedes dieser Batteriemodule besteht aus einer Batteriezelle oder einem Satz von einigen zueinander benachbarten Batteriezellen. Um diesem Wunsch gerecht zu werden, kann ein TAD-Wandler als ein Spannungsdetektor eines Spannungsüberwachungssystems für eine Batteriepackung angewendet werden; dieser Spannungsdetektor dient dazu, einen an einem jeweiligen Batteriemodul anliegenden Spannungswert zu messen.
Wenn TAD-Wandler, die jeweils so konstruiert sind, dass sie das vorstehend erwähnte Annäherungsverfahren verwenden, als der Spannungsdetektor des Spannungsüberwachungssystems für eine Batteriepackung angewendet werden, müssen die Referenzspannungen in einem analogen Eingangspannungssignal, das an einen jeweiligen TAD-Wandler anzulegen ist, unter der Bedingung erzeugt werden, dass die negativen Anschlüsse der Batteriemodule als Massepotential dienen.
Aus diesem Grund können die Referenzspannungen, die an einen TAD-Wandler angelegt werden sollen, der so angeordnet ist, dass er einen Spannungswert misst, der an dem Batteriemodul mit dem höchsten Spannungspotential anliegt, nicht durch Abwärtstransformieren bzw. Abwärtswandeln des Spannungswerts erzeugt werden, der an einem anderen Batteriemodul anliegt.
Wenn demgegenüber der Spannungswert, der an dem Batteriemodul mit dem höchsten Spannungspotential anliegt, abwärtstransformiert wird, um die Referenzspannungen zu erzeugen, ist eine jeweilige der Referenzspannungen, die durch das Abwärtstransformieren erzeugt werden kann, derart begrenzt, dass sie kleiner oder gleich dem Spannungswert ist, der an dem Batteriemodul mit dem höchsten Spannungspotential anliegt. Somit kann es sich als schwierig gestalten, die Obergrenze des analogen Eingangsspannungssignals als eine Referenzspannung angemessen erzeugen zu können.
Um dieses Problem in Angriff zu nehmen, kann, anstatt den an einem jeweiligen Batteriemodul anliegenden Spannungswert, der indirekt an einem entsprechenden TAD-Wandler anliegt, direkt an einen entsprechenden TAD-Wandler anzulegen, ein Spannungswert beliebig angenommen bzw. festgelegt werden; dieser Spannungswert wird erzeugt, indem der an einem jeweiligen Batteriemodul anliegende Spannungswert durch Widerstände geteilt wird. Dadurch wird der auf den TAD-Wandler anzulegende Spannungsbereich eingeengt, wodurch die Obergrenze des analogen Eingangsspannungsspannungssignals als eine Referenzspannung reduziert wird.
Die Widerstandswerte bzw. Widerstände der Widerstände, die zum Aufteilen des an einem jeweiligen Batteriemodul anliegenden Spannungswerts verwendet wird, können jedoch temperaturabhängig sein. Dies kann zu einer verminderten Genauigkeit beim Umwandeln des analogen Eingangsspannungssignals in digitale Daten, in anderen Worten, zu einer verminderten Genauigkeit beim Messen der Spannungswerte des analogen Eingangsspannungssignals führen.
Derartige Probleme aufgrund der Temperaturabhängigkeit von Bauteilen treten nicht nur in einem A/D-Wandlungsvorgang auf, der durch einen TAD-Wandler und einen Widerstand ausgeführt wird.
Insbesondere können derartige Probleme aufgrund der Temperaturabhängigkeit der Elemente in einem AD-Wandlungsvorgang auftreten, der durch einen A/D-Wandler und ein elektronisches Element zum direkten oder indirekten Eingeben einer physikalischen Soll-Größe in den AD-Wandler ausgeführt wird, wobei die Betriebskennlinie diese elektronischen Bauteils eine Temperaturabhängigkeit aufweist.
Angesichts der vorstehend erläuterten Umstände ist eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, Analog-Digital-Wandlungsvorrichtungen zu schaffen, die so konstruiert sind, dass sie eine verbesserte Struktur aufweisen, um eine Temperaturabhängigkeit eines Vorgangs des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals in digitale Daten zu reduzieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung geschaffen. Die Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung beinhaltet eine Umwandlungseinheit mit einem Eingangsanschluss und einer Eingangs-Ausgangs-Kennlinie. Die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie weist eine Temperaturabhängigkeit auf. Die Umwandlungseinheit ist so konfiguriert, dass sie einen Vorgang des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals durch den Eingangsanschluss in digitale Daten ausführt. Die Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung beinhaltet eine Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung, die so konfiguriert ist, dass sie eine spezi fizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anlegt. Die Analog-Digital-Umwandlungseinheit beinhaltet eine Temperaturbestimmungseinheit mit Informationen, die eine Beziehung zwischen einer Variable eines Ausgangs der Umwandlungseinheit und einer Variable einer Temperatur um die Umwandlungseinheit herum gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit darstellt. Die Temperaturbestimmungseinheit ist so konfiguriert, dass sie, wenn die spezifizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit angelegt wird, einen Wert der Temperatur um die Umwandlungseinheit herum basierend auf den Informationen und der spezifizierten Spannung bestimmt. Die Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung beinhaltet eine Reduziereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandeln des Eingangsspannungssignals in digitale Daten basierend auf dem bestimmten Wert der Temperatur um die Umwandlungseinheit herum reduziert.
Gemäß dem einen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die Informationen, die die Beziehung zwischen der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit und der Variable der Temperatur um die Umwandlungseinheit gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit herum darstellen, bereitgestellt.
Wenn somit die spezifizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit angelegt wird, bestimmt die Temperaturbestimmungseinheit basierend auf den Informationen und der spezifizierten Spannung einen Wert der um die Umwandlungseinheit herum vorherrschenden Temperatur.
Basierend auf dem bestimmten Wert der um die Umwandlungseinheit herum vorherrschenden Temperatur kann die Reduziereinheit die Auswirkungen der Temperatur auf den Vorgang des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals über den Eingangsanschluss in digitale Daten logisch erfassen bzw. begreifen, wodurch die Auswirkungen der Temperatur auf den A/D-Wandlungsvorgang angemessen reduziert werden können.
Die Vorrichtung ermöglicht daher eine angemessene Reduktion der Temperaturabhängigkeit des A/D-Wandlungsvorgangs.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Anhand der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsformen werden weitere Aufgaben und Aspekte der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für die Gesamtstruktur eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
2 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer beliebigen der in 1 dargestellten Überwachungseinheiten schematisch darstellt;
3 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Struktur eines beliebigen der in 2 dargestellten TAD-Wandlers schematisch darstellt;
4 einen Graphen, der Ausgangskennlinienverläufe von einem beliebigen der in 2 dargestellten TAD-Wandler schematisch darstellt;
5 einen Graphen, der einen sich annähernden Kennlinienverlauf, der durch gestrichelte Linien aufgetragen ist, und einen Referenzkennlinienverlauf eines TAD-Wandlers gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
6 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer jeweiligen der in 2 dargestellten Referenzspannungseinheiten schematisch darstellt;
7 ein Flussdiagramm, das eine Spannungsmessroutine für eine Zelle mit einem Vorgang des Reduzierens der Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden TAD-Wandlers gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt;
8 ein Flussdiagramm, das eine Subroutine eines Schritts S10 schematisch darstellt, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist;
9 ein Flussdiagramm, das eine Subroutine eines Schritts S12 schematisch darstellt, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist;
10 ein Flussdiagramm, das eine Subroutine eines Schritt S14 schematisch darstellt, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist;
11 ein Flussdiagramm, das eine Subroutine eines Schritt S14 schematisch darstellt, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt ist;
12 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
13 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
14 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
15 ein Schaltungsdiagram, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystem gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
16 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
17 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
18 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt;
19 ein Schaltungsdiagramm, das eine Subroutine eines Schritts S14, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der achten Ausführungsform dargestellt ist, schematisch darstellt;
20 eine Graphen, der einen Ausgangskennlinienverlauf eines TAD-Wandlers gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform schematisch darstellt; und
21 ein Flussdiagramm, dass eine Subroutine eines Schritts S10, der in einer Spannungsmessroutine gemäß der neunten Ausführungsform dargestellt ist, schematisch darstellt.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erfolgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In den Ausführungsformen werden die A/D-Umwandlungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung auf Spannungsüberwachungssysteme angewendet, die jeweils in ein Hybridantriebsfahrzeug eingebaut sind.
Erste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der in den verschiedenen Ansichten derselben identische Bezugszeichen zur Benennung identischer Elemente verwendet werden, ist in 1 ein Beispiel für die Gesamtstruktur eines Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Das Spannungsüberwachungssystem 1 beinhaltet eine Batteriepackung 10, eine Mehrzahl von Überwachungseinheiten U, eine Schnittstelle (IF) 12, einen Microcomputer 14 und eine Niederspannungsbatterie 16.
Die Batteriepackung 10 ist als eine Leistungsquelle für einen in dem Hybridantriebsfahrzeug eingebauten Motorgenerator konstruiert.
Insbesondere besteht die Batteriepackung 10 aus einer Gruppe von in Reihe geschalteten Batteriezellen, bei denen es sich jeweils um eine Sekundärzelle, wie z. B. eine Lithiumsekundärzelle oder Nickelsekundärzelle, handelt.
Jede der in Reihe geschalteten Batteriezellen ist mit Bij bezeichnet. Die Tiefstellung bzw. das Subskript i steht für eine beliebige Zahl aus 1, 2, 3, ..., n (wobei für eine Ganzzahl größer oder gleich 2 steht), und das Subskript j steht für eine beliebige Zahl aus 1, 2, 3, 4. In anderen Worten ist die Batteriepackung 10 in n Batterieblöcke (Module) B1j, B2j, ..., B(n – 1)j und Bnj aus jeweils vier benachbarten Batteriezellen aufgeteilt.
Die Anzahl der Mehrzahl der Überwachungseinheiten U und die der Mehrzahl der Batterieblöcke B1j bis Bnj sind gleich groß.
Insbesondere ist eine jeweilige Zelle eines jeweiligen der Batterieblöcke B1j bis Bnj mit einer entsprechenden Überwachungseinheit Ui elektrisch verbunden; dieses Subskript i steht für eine beliebige Zahl aus 1, 2, 3, ..., n (wobei n eine Ganzzahl größer oder gleich 2 ist). Die Funktion einer jeweiligen der Überwachungseinheiten U1 bis Un ist es, den Zustand einer jeweiligen Zelle von einem entsprechenden der Batterieblöcke B1j bis Bnj zu überwachen.
Zum Beispiel sind vier benachbarte Batteriezellen B11, B12, B13 und B14 des ersten Batterieblocks (i = 1) mit der ersten Überwachungseinheit U1 (i = 1) elektrisch verbunden, und vier benachbarte Batteriezellen Bn1, Bn2, Bn3 und Bn4 des nten Batterieblocks (i = n) sind mit der n-ten Überwachungseinheit Un (i = n) elektrisch verbunden.
Die Überwachungseinheiten U1 bis Un, die Batteriepackung 10 und der Motorgenerator (nicht gezeigt) bilden ein Hochspannungssystem zum Zuführen einer Hochspannung zu den elektrischen Verbrauchern, die in das Hybridfahrzeug eingebaut sind. Die Niederspannungsbatterie 16 und der Mikrocomputer 14, die auf einer Spannung arbeiten, die von der Niederspannungsbatterie 16 zugeführt wird, bilden hingegen ein Niederspannungssystem. Die jeweiligen Überwachungseinheiten U1 bis Un und der Mikrocomputer 14 sind über die Schnittstelle 12 jeweils miteinander verbunden, so dass die elektrischen Signale durch dieselbe miteinander in Verbindung gesetzt werden können.
Der Mikrocomputer 14 besteht aus beispielsweise einer CPU, einem RAM (Direktzugriffsspeicher), einem ROM (Nur-Lese-Speicher), wie z. B. einem überschreibbaren ROM, einer Speichervorrichtung, wie z. B. einem HDD (Festplattenlaufwerk), und Peripheriegeräten, Der Mikrocomputer 14 ist so programmiert, dass er die Arbeitsabläufe der Überwachungseinheiten U1 bis Un steuert.
2 stellt ein Beispiel für die schematische Schaltungsstruktur einer jeden Einheit Ui der Überwachungseinheiten U1 bis Un dar. In 2 werden vier benachbarte Zellen Bi1, Bi2, Bi3 und Bi4, die durch eine Überwachungseinheit Ui überwacht wer den sollen, als B1, B2, B3 bzw. B4 abgekürzt. Die mit B1, B2, B3 und B4 abgekürzten benachbarten Zellen werden als Bj bezeichnet.
Jede Überwachungseinheit Ui ist mit vier Spannungsteilern D1, D2, D3 und D4 versehen, die jeweils aus einem Paar von ersten und zweiten Widerständen 20 und 22 bestehen, die miteinander durch einen Ausgangsanschluss (Verbindungspunkt) T in Reihe geschaltet sind. Der erste Widerstand 20 weist einen Widerstandswert von R1 auf, und der zweite Widerstand 22 weist einen Widerstandswert bzw. Widerstand von R2 auf. Jeder Spannungsteiler ist über eine entsprechende der vier benachbarten Zellen B1, B2, B3 und B4 elektrisch verbunden. In anderen Worten ist ein Widerstandselement, das aus miteinander in Reihe geschalteten ersten und zweiten Widerständen 20 und 22 besteht, an einer jeweiligen der vier benachbarten Zellen B1, B2, B3 und B4 angeordnet.
Die Funktion der jeweiligen Spannungsteiler D1 bis D4 ist es, die an einer entsprechenden (Bj) der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegende Spannung zu teilen.
Jede Überwachungseinheit Ui ist ebenfalls mit vier Auswähleinrichtungen bzw. Selektoren 24, vier Spannungsfolgern 26, vier Zeit-A/D-Wandlern (TAD-Wandlern) 28, einer Steuerungseinheit 30 und vier Referenzspannungseinheiten 32 versehen.
Der geteilte Wert der an einer jeweiligen der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegenden Spannung durch einen entsprechenden der Spannungsteiler D1 bis D4 wird von dem entsprechenden Ausgangsanschluss T ausgegeben, so dass sie in einen entsprechenden der vier Selektoren 24 eingegeben wird.
Insbesondere ist jeder der Selektoren 24 mit dem Ausgangsanschluss T von einem entsprechenden der ersten bis vierten Spannungsteiler D1 bis D4 elektrisch verbunden, sowie mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss (+) von einem entsprechenden der Spannungsfolger 26. Dadurch kann der geteilte Wert der an einer jeweiligen der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegenden Spannung an einen entsprechenden der Spannungsfolger 26 über einen entsprechenden der Selektoren 24 angelegt werden.
Die Selektoren 24 sind zudem jeweils ebenfalls mit einem Ausgang einer entsprechenden der Referenzspannungseinheiten 32 und mit der Steuerungseinheit 30 elektrisch verbunden. Insbesondere ist auch ein jeweiliger der Selektoren 24 einsetzbar, um einen Ausgang einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 in Bezug auf den nichtinvertierenden Anschluss eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 unter der Steuerung der Steuerungseinheit 30 auszuwählen.
Die Spannungsfolger 26 weisen jeweils einen Ausgangsanschluss und einen invertierenden Eingangsanschluss (–) auf, der mit dem Ausgangsanschluss kurzgeschlossen ist.
Insbesondere weist jeder Spannungsfolger 26 eine hohe Eingangsimpedanz auf, durch die ein in den nicht-invertierenden Eingangsanschluss vom Ausgangsanschluss eines entsprechenden Spannungsteilers D1 bis D4 eingegebener Strom einen Wert von nahezu null erreicht. Dadurch wird ein Leck- bzw. Kriechstrom aus dem Ausgangsanschluss eines jeweiligen der Spannungsteiler D1 bis D4 reduziert, der die an einer entsprechenden der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegende Spannung teilt. Dadurch wird ermöglicht, den geteilten Wert der an einer jeweiligen der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegenden Spannung basierend auf den Widerstandswerten R1 bis R2 von einem entsprechenden der Spannungsteiler D1 bis D4 mit hoher Genauigkeit zu messen.
Der Ausgangsanschluss eines jeweiligen der Spannungsfolger 26 ist mit einem Eingangsanschluss eines entsprechenden der TAD-Wandler 28 elektrisch verbunden. Dadurch kann der geteilte Wert der an einer jeweiligen der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegenden Spannung an den Eingangsanschluss eines entsprechenden der TAD-Wandler 28 als ein analoges Eingangsspannungssignal Vin angelegt werden. Das analoge Eingangsspannungssignal Vin wird nachstehend als das „Eingangsspannungssignal Vin” bezeichnet.
Die Steuerungseinheit 30 ist beispielsweise als eine normale Computerschaltung konzipiert. Insbesondere besteht die Steuerungseinheit 30 beispielsweise aus einer CPU, einem RAM (Direktzugriffsspeicher), einem ROM (Nur-Lese-Speicher), wie z. B. einem überschreibbaren ROM, einer Speichervorrichtung, wie z. B. einem HDD (Festplattenlaufwerk), und Peripheriegeräten. Die Steuerungseinheit 30 ist mit einem jeweiligen der Selektoren 24, einem jeweiligen der TAD-Wandler 28, einer Leitung L1, die mit einem positiven Anschluss der Zelle B1 elektrisch verbunden ist, und einer Leitung L2, die mit einem negativen Anschluss der Zelle B4 elektrisch verbunden ist, elektrisch verbunden.
Jeder der TAD-Wandler 28 ist über eine entsprechende Zelle Bj elektrisch verbunden und so konfiguriert, dass er auf Basis einer an einer entsprechenden Zelle Bj anliegenden Spannung als dessen Leistungszuführspannung arbeiten kann. Insbesondere sind ein positiver Leistungszuführanschluss und ein Masseanschluss eines jeweiligen der TAD-Wandler 28 jeweils mit dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss einer entsprechenden Zelle Bj verbunden.
Insbesondere ist die Steuerungseinheit 30 einsetzbar, um:
einen jeweiligen der Selektoren 24 zu steuern;
ein Pulssignal PA an einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 auszugeben;
an einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 ein Taktsignal CLK auszugeben, das aus einer sich wiederholenden Reihe von Pulsen mit einem voreingestellten Taktzyklus besteht;
digitale Daten D abzuholen, die von einem jeweiligen der TAD-Wandler 28 ausgegeben werden; und
die abgeholten digitalen Daten D, die von einem jeweiligen der TAD-Wandler 28 ausgegeben wurden, einer digitalen Verarbeitung zu unterziehen.
Unter Bezugnahme auf 3 beinhaltet ein jeweiliger der TAD-Wandler 28 eine Pulsverzögerungsschaltung, einen Ringoszillator 28a und eine Erzeugungseinrichtung bzw. einen Generator 28b für digitale Daten.
Der Ringoszillator 28a besteht aus seiner Anzahl von M Verzögerungseinheiten DU, die der Anzahl M der Stufen der Verzögerung entsprechen. Der Buchstabe M ist auf eine geradzahlige Zahl festgelegt.
Als die Verzögerungseinheiten DU werden vorzugsweise ein NAND-Gatter DU1 und eine ungerade Zahl von Invertern DU2 bis DUM verwendet.
Das NAND-Gatter DU1 weist den einen und den anderen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss auf und ist so konzipiert, dass das Pulssignal PA, das von der Steuerungseinheit 30 erteilt wird, in den einen Eingangsanschluss desselben eingegeben wird.
Das NAND-Gatter DU1 und die Invertierer DU2 bis DUM sind in einem Ring in Reihe geschaltet. Insbesondere sind der andere Eingangsanschluss des NAND-Gatters DU1 und ein Ausgangsanschluss der finalen Stufe des Invertierers DUM miteinander verbunden, so dass das NAND-Gatter DU1 und die Invertierer DU2 bis DUM miteinander in Reihe geschaltet sind, so dass sie eine ringartige Struktur aufweisen, die aus dem Ringoszillator 28a besteht.
Der Ringoszillator 28a ist einsetzbar, um den Wert bzw. Pegel des Pulssignals PA, das in das NAND-Gatter DU1 eingegeben wird, über den anderen Eingangsanschluss einzustellen, um das Pulssignal PA durch die Verzögerungseinheiten DU kontinuierlich zu zirkulieren.
Der Eingangsanschluss eines jeweiligen der TAD-Wandler 28, an den das Eingangsspannungssignal VIn, das aus einem entsprechenden der Spannungsfolger 26 ausgegeben wird, angelegt wird, dient als ein Leistungszuführanschluss desselben.
Aus diesem Grund hängt eine Invertierbetriebzeit (Oszillationsfrequenz) einer jeweiligen der Verzögerungseinheiten DU vom Wert des Eingangsspannungssignals Vin ab, und daher hängt die Verzögerungszeit einer jeweiligen Verzögerungseinheit DU von dem Wert des Eingangsspannungssignals Vin ab. Aus diesem Grund ist die Anzahl der Stufen der Verzögerungseinheiten DU, durch die das Pulssignal PA innerhalb einer vorbestimmten Abtastzeitspanne TS, die einem Zyklus des Taktsignals CLK entspricht, gelangt ist, so konfiguriert, dass sie proportional zum Wert des Eingangsspannungssignals Vin ist.
Der Generator 28b für digitale Daten ist einsetzbar, um
die Anzahl der Male zu zählen, die das Pulssignal PA, das aus dem Ringoszillator 28a ausgegeben wird, innerhalb eines jeweiligen Taktzyklus des Taktsignals CLK invertiert wird;
eine Position zu erfassen, die eine signifikante Flanke des Pulssignals PA jedes Mal erreicht hat, wenn das Taktsignal CLK auf einen hohen Pegel gesetzt wird; und
die digitalen Daten D basierend auf der gezählten Anzahl von Malen und der erfassten Position der bedeutenden Flanke des Pulssignals PA zu erzeugen, um dadurch die digitalen Daten D auszugeben.
4 ist eine schematische Darstellung der Eingangs-Ausgangs-Kennlinienverläufe eines TAD-Wandlers 28. Die Eingangs-Ausgangs-Kennlinienverläufe (der Eingangs-Ausgangs-Kennlinienverlauf verlauf) werden (wird) nachstehend als „Ausgangskennlinienverlauf (verläufe)” bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf 4 werden als die Ausgangskennlinienverläufe des TAD-Wandlers 28 die Beziehungen zwischen den Variablen des Eingangsspannungssignals Vin in Einheiten der Spannung (V) und jenen der digitalen Ausgangsdaten D in LSB-Einheit (Bit mit dem niedrigsten Stellenwert) als nichtlineare Verläufe bzw. Kurven aufgetragen, die temperaturabhängig variieren. Die nichtlinearen Ausgangskennli nienverläufe eines TAD-Wandlers 28 können sich von jenen eines weiteren TAD-Wandlers unterscheiden.
In 4 unterscheidet sich, bei einem Wert Va in dem Eingangsspannungssignal Vin, der höchste Gradient der Tangente von einem der nichtlinearen Ausgangskennlinienverläufe deutlich von dem niedrigsten Gradienten der Tangente zu einem alternativen, nichtlinearen Ausgangskennlinienverlauf.
Desgleichen ist in 4, bei einem Wert Vb in dem Eingangsspannungssignal Vin, ein Bereich von Variationen zwischen den nichtlinearen Ausgangskennlinienverläufen des TAD-Wandlers 28 breit gefasst.
Um exakte Werte des Eingangsspannungssignals Vin basierend auf den digitalen Ausgangsdaten D aus einem jeweiligen der TAD-Wandler 28 zu erfassen, ist es aus diesem Grund wünschenswert, die Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin in einem digitalen Format und den digitalen Ausgangsdaten D aus einem jeweiligen der TAD-Wandler 28 zu erfassen. Insbesondere ist die Beziehung zwischen dem Eingangsspannungssignal Vin in einem digitalen Format und den digitalen Ausgangsdaten D von einem jeweiligen der einzelnen TAD-Wandler 28 vorzugsweise so angelegt, dass die Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden der einzelnen TAD-Wandler 28 beinhaltet ist.
Um den Anforderungen zu entsprechen, ist das Spannungsüberwachungssystem 1 so konfiguriert, dass es einen Kennlinienverlauf zyklisch erzeugen und aktualisieren kann, wobei er einem Referenzausgangskennlinienverlauf eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 angenähert wird. Der Referenzausgangskennlinienverlauf wird durch eine durchgehende Linie dargestellt, und das Bezugszeichen RC stellt einen Ist-Ausgangskennlinienverlauf eines TAD-Wandlers 28, der als ein TAD-Wandler 28a bezeichnet wird, bei einer vorbestimmten Referenztemperatur dar.
Insbesondere wird in 5 ein sich annähernder Kennlinienverlauf, der durch gestrichelte Linien aufgetragen und durch ein Bezugszeichen AC bezeichnet wird, in Bezug auf den Referenzkennlinienverlauf des TAD-Wandlers 28a1 erzeugt basierend auf:
einem ersten Wert der digitalen Ausgangsdaten D aus dem TAD-Wandler 28a1, nachdem ein Referenzspannungswert (Pegel) Vref1 in den TAD-Wandler 28a1 eingegeben worden ist;
einem zweiten Wert der digitalen Ausgangsdaten D aus dem TAD-Wandler 28a, nachdem ein Referenzspannungswert (Pegel) Vref2 in den TAD-Wandler 28a1 eingegeben worden ist;
eine drittem Wert der digitalen Ausgangsdaten D aus dem TAD-Wandler 28a1, nachdem ein Referenzspannungswert (Pegel) Vref3 in den TAD-Wandler 28a1 eingegeben worden ist; und
einem vierten Wert der digitalen Ausgangsdaten D aus dem TAD-Wandler 28a1, nachdem ein Referenzspannungswert (Pegel) Vref4 in den TAD-Wandler 28a1 eingegeben worden ist.
In der ersten Ausführungsform wird als der sich annähernde Kennlinienverlauf für einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 ein kubischer Funktionsverlauf angesichts der Tatsache ausgewählt, dass ein jeweiliger der Ausgangskennlinienverläufe der TAD-Wandler 28 mit Anstieg der Variable des Eingangsspannungssignals Vin zunimmt und eine Anzahl von Wendepunkten aufweist.
Die kubische Funktion weist vier Koeffizientenparameter auf. Aus diesem Grund ist das Spannungsüberwachungssystem 1 so konfiguriert, dass es einen entsprechenden kubischen Funktionsverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 bestimmen kann durch:
Spezifizieren von Werten der vier Koeffzientenparameter basierend auf vier Werten der digitalen Ausgangsdaten D aus einem entsprechenden TAD-Wandler 28, nachdem entsprechende vier Referenzspannungswerte in dem Eingangsspannungssignal Vin in den entsprechenden TAD-Wandler 28 eingegeben worden sind.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Spannungsüberwachungssystem 1 konfiguriert, um:
den sich annähernden Kennlinienverlauf für einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 basierend auf tatsächlich eingegebenen Werten des Eingangsspannungssignals Vin in Bezug auf einen entsprechenden TAD-Wandler 28 und entsprechende tatsächlich ausgegebene Werte der digitalen Daten D aus dem entsprechenden der TAD-Wandler 28 zyklisch zu erzeugen und zu aktualisieren.
Aus diesem Grund kann der sich annähernde Kennlinienverlauf eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 die digitalen Ausgangsdaten desselben bei einer Ist-Temperatur um einen entsprechenden TAD-Wandler 28 herum ordnungsgemäß wiedergeben; diese Ist-Temperatur weist jedoch Schwankungen auf.
Weil darüber hinaus die sich annähernden Kennlinienverläufe für die jeweiligen einzelnen TAD-Wandler 28 erzeugt und aktualisiert werden, können sie einzelne Ausgangskennlinienunterschiede zwischen den TAD-Wandlern 28 widerspiegeln.
Insbesondere ist, wie vorstehend beschrieben, eine Überwachungseinheit Ui mit vier Referenzspannungseinheiten 32, die mit vier benachbarten Zellen B1, B2, B3 bzw. B4 versehen sind, ausgestattet.
6 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32. Unter Bezugnahme auf 6 ist eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32 mit einem Spannungsgenerator VG zum Erzeugen einer Mehrzahl von voreingestellten Referenzspannungswerten Vref1, Vref2, Vref3, ..., Vrefm, die sich voneinander innerhalb eines voreingestellten Span nungsbereichs unterscheiden, und mit einem Multiplexer 32 versehen. Der Multiplexer 34 beinhaltet eine Mehrzahl von Schaltern 32a, deren Anzahl der Anzahl (m) der Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefm entspricht.
Der Spannungsgenerator VG einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 ist über eine entsprechende Zelle Bj elektrisch verbunden. Die Funktion des Spannungsgenerators VG einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 ist es, die Mehrzahl der Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, Vref3, ... Vrefm innerhalb des voreingestellten Spannungsbereichs basierend auf der an einer entsprechenden Zelle Bj anliegenden Spannung durch beispielsweise Abwärtstranformieren der Spannung zu erzeugen.
Die Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefm sind in der Reihenfolge ihres zunehmenden Spannungswerts aufgeführt. Das heißt, dass die Obergrenze des voreingestellten Spannungsbereichs der Referenzspannungswert Vrefm ist und die Untergrenze desselben die Referenzspannung Vref1 ist.
Um die sich annähernden Kennlinienverläufe den einzelnen Ausgangskennlinienverläufe der TAD-Wandler 28 mit hoher Genauigkeit anzupassen, ist es wünschenswert, die Ober- und Untergrenzen der Mehrzahl der Referenzspannungen auf den gleichen Wert wie ein maximaler Wert und ein minimaler Wert einzustellen, die erwartungsgemäß jeweils das Eingangsspannungssignal Vin darstellen.
In Bezug darauf ist zu beachten, dass die Kapazität der Batteriepackung 10 Schwankungen unterliegt. Wenn somit die an einer Zelle Bj anliegende Spannung direkt an einen entsprechenden TAD-Wandler 28 angelegt würde, würde durch ein Abwärtstransformieren der an der Zelle Bj anliegenden Spannung keine Spannung mit dem gleichen Wert wie dem maximalen Wert erzeugt werden, der erwartungsgemäß das Eingangsspannungssignal Vin darstellt.
Wie in 2 dargestellt ist, ist das Spannungsüberwachungssystem 1 konfiguriert, um die an einer Zelle Bj anliegende Spannung zu teilen, um dadurch den geteilten Wert der an der Zelle Bj anliegenden Spannung an den Eingangsanschluss eines entsprechenden TAD-Wandlers 28 anzulegen.
Dadurch wird der maximale Wert reduziert, der erwartungsgemäß das Eingangsspannungssignal Vin darstellt, das in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben werden soll. Somit kann eine jeweilige Referenzspannungseinheit 32 die Obergrenze der Mehrzahl der Referenzspannungen erzeugen, selbst wenn die an einer jeweiligen der benachbarten Zellen B1 bis B4 anliegende Spannung schwankt; diese Obergrenze ist mit dem maximalen Wert identisch, der erwartungsgemäß das Eingangsspannungssignal Vin darstellt.
Es ist zu beachten, dass sich für den Messvorgang der an einer Zelle Bj anliegenden Spannung durch einen entsprechenden TAD 28 die Temperaturabhängigkeit der elektronischen Bauteile, die für den Messvorgang herangezogen werden sollen, als problematisch erweisen kann. Die Temperatur beeinträchtigt beispielsweise die Widerstandswerte des ersten und des zweiten Widerstands 20 und 22. Dadurch wird bewirkt, dass die Berechnungsgenauigkeit der an einer Zelle Bj anliegenden Spannung basierend auf den digitalen Ausgangsdaten D von einem entsprechenden TAD-Wandler 28 und den Widerstandswerten R1 und R2 eines entsprechenden ersten und zweiten Widerstands 20 und 22 von einer Temperatur abhängig ist. Die Referenzspannungen Vref1, Vref2, ..., Vrefm, die durch die jeweiligen Referenzspannungseinheiten 32 erzeugt werden sollen, hängen ebenfalls von der Temperatur ab.
Die Temperaturabhängigkeit der elektronischen Bauteile, die für den oben erwähnten Messvorgang verwendet werden sollen, können bewirken, dass der Ist-Ausgangsspannungswert aus einer jeweiligen Referenzspannungseinheit 32 von einem Soll-Wert der Referenzspannungswerte Vrefe1, Vref2, ... Vrefm abweicht. Dadurch kann die Genauigkeit beim Anpassen zwischen den sich annähernden Kennlinienverläufen und den einzelnen Ausgangskennlinienverläufen der jeweiligen TAD-Wandler 28 verringert werden.
Um die vorstehend erwähnten Probleme anzugehen, ist das Spannungsüberwachungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform konzipiert, um:
die Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 durch Verwendung der Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 zu messen, und
die Temperaturabhängigkeit des Messvorgangs der an einer jeweiligen Zelle Bj anliegenden Spannung zu reduzieren oder zu eliminieren.
Unter Bezugnahme auf 4 variieren insbesondere die Werte der digitalen Ausgangsdaten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28 in Bezug auf den gleichen Wert des Eingangsspannungssignals Vin abhängig von der Temperatur.
Aus diesem Grund ist das Spannungsüberwachungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert, um:
die Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 zu messen (schätzen), wenn eine der Referenzspannungen in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben wird; und
die Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 basieren auf der gemessenen Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 herum zu reduzieren oder zu eliminieren.
7 ist eine schematische Darstellung einer Spannungsmessroutine für eine Zelle Bj mit einem Vorgang zum Reduzieren der Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden TAD-Wandlers 28. Die Spannungsmessroutine ist so konzipiert, dass sie durch die Steuerungseinheit 30 alleine oder durch die Steuerungseinheit 20 in Zusammenarbeit mit dem Mikrocomputer 14 gemäß einem Spannungsmessprogramm ausgeführt wird. In der ersten Ausführungsform ist die Steuerungseinheit 30 einsetzbar, um die Spannungsmessroutine alleine auszuführen.
Das Spannungsmessprogramm ist so konzipiert, dass es beispielsweise im ROM und/oder RAM von jeweils der Steuerungseinheit 30 und im Mikrocomputer 14 gespeichert werden kann. Das Spannungsmessprogramm kann in dem Spannungsüberwachungssystem 1 verteilt angeordnet gespeichert sein.
Das Spannungsmessprogramm ist beispielsweise so konzipiert, dass es durch die Steuerungseinheit 30 bei einem voreingestellten Zyklus wiederholt ausgeführt werden kann.
Beim Starten der Spannungsmessroutine bestimmt die Steuerungseinheit 30 die Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 durch Verwendung der Temperaturabhängigkeit der Ausgangskennlinie eines entsprechenden der TAD-Wandler 28 bei Schritt S10.
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 30 eine Korrektur für einen Ist-Ausgang von einer jeweiligen Referenzspannungseinheit 32 und eine Korrektur für die jeweiligen Widerstandswerte R1 und R2 des ersten und des zweiten Widerstands 20 und 22 basierend auf der gemessenen Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 bei Schritt S12.
Danach berechnet die Steuerungseinheit 30 einen sich annähernden Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 bei Schritt S14. Die Berechnung bei Schritt S14 wird basierend auf dem Ausgangswert der digitalen Daten D von einem entsprechenden der TAD-Wandler 28 ausgeführt. Der Ausgangswert der digitalen Daten D von einem entsprechenden der TAD-Wandler 28 wird erzeugt, nachdem ein jeweiliger der korrigierten Spannungswerte, der von einer entsprechenden der Referenzspannungseinheiten 32 ausgegeben worden ist, in den entsprechenden der TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist.
Die jeweiligen Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm werden basierend auf der berechneten Korrektur für einen entsprechenden der Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm korrigiert, um dadurch einen entsprechenden der korrigierten Spannungswerte zu erzeugen, die in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben werden sollen.
Anschließend erfasst die Steuerungseinheit 30 eine ordnungsgemäß geteilte Spannung der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung durch die entsprechenden ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 basierend auf der berechneten Korrektur für den entsprechenden ersten und zweiten Widerstand 20 und 22 in Schritt S16. Somit misst (schätzt) bei Schritt S16 die Steuerungseinheit 30 die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung basierend auf der ordnungsgemäß geteilten Spannung, die einer jeweiligen Zelle Bij entspricht.
Anschließend werden die durch die Steuerungseinheit 30 in der Subroutine von Schritt S10 auszuführenden Arbeitsabläufe gemäß 8 in aller Ausführlichkeit beschrieben.
In der Subroutine von Schritt S10 steuert die Steuerungseinheit 30 die jeweiligen Referenzspannungseinheiten 32 und einen jeweiligen der Selektoren 24, um dadurch eine der Referenzspannungen Vref1 bis Vrefm, die für die Temperaturmessung in Schritt S20 bestimmt worden ist, an einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 anzulegen.
In der ersten Ausführungsform wird beispielsweise davon ausgegangen, dass:
ein Bereich der Variationen zwischen den nichtlinearen Ausgangskennlinienverläufen eines jeweiligen der TAD-Wandler 28 bei dem Referenzspannungswert Vref3 der am breitesten gefasste aller Bereiche der Variationen zwischen denselben bei den verbleibenden Referenzspannungen ist (siehe der Wert Vb in 4).
Somit wählt die Steuerungseinheit 30 als eine Spannung, die für eine Temperaturmessung bestimmt wird, den Referenzspannungswert Vref3 aus allen Referenzspannungswerten Vref1 bis Vrefm aus und legt diesen in Schritt S20 an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 an.
Danach erhält die Steuerungseinheit 30 in Schritt S22 den Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen der TAD-Wandler 28.
Somit bestimmt in Schritt S24 die Steuerungseinheit 30 die Temperatur um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 basierend auf dem erhaltenen Ausgangswert der digitalen Daten D und einem entsprechenden der Kennfelder M1.
Ein jeweiliges der Kennfelder M1 stellt eine Beziehung zwischen einer Variable des Ausgangs der digitalen Daten D von einem entsprechenden der TAD-Wandler 28, nachdem die Referenzspannung Vref3 darin eingegeben worden ist, und einer Variable der Temperatur um den entsprechenden der TAD-Wandler 28 dar. Die Kennfelder M1 für die jeweiligen TAD-Wandler 28 können als Datentabellen konzipiert sein und beispielsweise im ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert werden, oder als Programme konzipiert sein und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden.
Die Kennfelder M1 sind beispielsweise anhand vieler Test und/oder Simulationen unter Verwendung des Spannungsüberwachungssystems 1 ermittelt worden.
Insbesondere in Schritt S24 bezieht sich die Steuerungseinheit 30 basierend auf dem erhaltenen Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen Wandler 28 auf ein entsprechendes der Kennfelder M1, um dadurch einen Wert der Temperatur um einen entsprechenden TAD-Wandler 28 zu bestimmen, der dem erhaltenen Ausgangswert der digitalen Daten D in dem entsprechenden der Kennfelder M1 zugeordnet ist. Nach Beendigung des Betriebs in Schritt S24 kehrt die Steuerungseinheit 30 wieder zum Ausgangpunkt der Subroutine von Schritt S12 in der Spannungsmessroutine zurück.
Anschließend erfolgt gemäß 9 eine ausführliche Beschreibung der durch die Steuerungseinheit 30 in der Subroutine von S12 ausgeführten Arbeitsabläufe.
In Schritt S30 der Subroutine von Schritt S12 erhält die Steuerungseinheit 30 den Wert der Temperatur um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28, die in der Subroutine von Schritt S10 ermittelt wird (Schritte S20, S22 und S24).
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 30 eine Korrektur für einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefm einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 basierend auf dem erhaltenen Wert der Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 bei Schritt S32.
In anderen Worten berechnet die Steuerungseinheit 30 in Schritt S32 eine Korrektur für einen Ist-Ausgangswert von einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32, wenn die jeweiligen Referenzspannungseinheiten 32 beabsichtigen, einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ... Vrefm in Schritt S32 auszugeben.
Insbesondere bestimmt die Steuerungseinheit 30 die Korrektur für einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ..., Vrefm einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 basierend auf dem erhaltenen Wert der Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 und einem entsprechenden der Kennfelder M2.
Die Kennfelder M2 stellen jeweils eine Beziehung zwischen einer Variable der Korrektur für eine jeweilige der Referenzspannungen Vref1, Vref2, ..., Vrefm einer jeweiligen Referenzspannungseinheit 32 und einer Variable der Temperatur um eine entsprechende der Referenzspannungseinheiten 32 dar. Die Temperatur um eine jeweilige Referenzspannungseinheit 32 entspricht der erhaltenen Temperatur um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28.
Die Kennfelder M2 für die jeweiligen Spannungsreferenzeinheiten 32 können als Datentabellen konzipiert und beispielsweise in dem ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert werden, oder als Programme konzipiert und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden.
Die Kennfelder M2 können beispielsweise durch Messen der Temperaturabhängigkeit der Ausgangskennlinie einer jeweiligen Referenzspannungseinheit 32 beispielsweise vor einer Installation in einer jeweiligen Überwachungseinheit Ui oder vor dem Versand des Spannungsüberwachungssystems 1 ermittelt werden.
Insbesondere bei Schritt S32 nimmt die Steuerungseinheit 30 basierend auf dem erhaltenen Wert der Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 auf ein entsprechendes der Kennfelder M2 Bezug, um dadurch einen Wert der Korrektur für einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm zu bestimmen; dieser vorbestimmte Wert wird dem erhaltenen Wert der Temperatur in dem entsprechenden der Kennfelder M2 zugeordnet.
Danach berechnet die Steuerungseinheit 30 bei Schritt S34 die Variation eines jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf dem erhaltenen Wert der Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 und einem entsprechenden der Kennfelder M3.
Ein jeweiliges der Kennfelder M3 stellt eine Beziehung zwischen einer Variable der Variation eines jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 des ersten und des zweiten Widerstands 20 und 22 für einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 und einer Variable der Temperatur um ein entsprechendes Paar des ersten und des zweiten Widerstands 20 und 22 dar. Die Temperatur um ein jeweiliges Paar der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 entspricht der erhaltenen Temperatur um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28.
Die Kennfelder M3 für die jeweiligen Paare der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 können als Datentabellen konzipiert und beispielsweise im ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert werden, oder als Programme konzipiert und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden.
Die Kennfelder M3 sind beispielsweise durch Messen der Temperaturabhängigkeit der spezifischen Widerstandswerte R1 und R2 eines jeweiligen Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 vor beispielsweise der Installation in einer jeweiligen Überwachungseinheit Ui oder dem Versand des Spannungsüberwachungssystems 1 bestimmt worden.
Wenn die Widerstände R1 und R2 eines jeweiligen Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 mit dem Anstieg der Temperatur um deren Widerstandstemperaturkoeffizienten proportional zunehmen, kann das Kennfeld M3 für ein jeweiliges Paar der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 anhand eines relationalen Ausdrucks mit dem Temperaturkoeffizienten zwischen der Temperatur und dem Widerstandswert eines entsprechenden Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 erstellt werden.
Insbesondere in Schritt S34 nimmt die Steuerungseinheit 30, basierend auf dem erhaltenen Wert der Temperatur um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28, auf ein entsprechendes der Kennfelder M3 Bezug, um dadurch einen Wert der Variation eines jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 zu bestimmen; dieser ermittelte Wert wird dem erhaltenen Wert der Temperatur in dem entsprechenden der Kennfelder M3 zugeordnet.
Nach Beendung der Arbeitsabläufe in Schritt S34 berechnet die Steuerungseinheit 30 bei Schritt S36 einen Korrekturkoeffizienten K für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung basierend auf dem bestimmten Wert der Variation eines jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 für einen jeweiligen TAD-Wandler 28.
Es ist zu beachten, dass bei der vorbestimmten Referenztemperatur ein Wert des Korrekturkoeffzienten K auf 1 eingestellt ist.
Zum Beispiel verwendet bei Schritt S36 die Steuerungseinheit 36 diesen Wert, so dass die nachstehende relationale Gleichung aufgestellt werden kann: V = Vin·(R1 + R2)/R2wenn das Bezugszeichen V die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung darstellt.
Insbesondere berechnet die Steuerungseinheit 30 in Schritt S36 einen Wert der Variation des Widerstandsverhältnisses „(R1 + R2)/R2” für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung basierend auf dem bestimmten Wert der Variation für einen jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 des ersten und zweiten Widerstands 20 und 22 für einen entsprechenden der TAD-Wandler 28.
Basierend auf dem berechneten Wert der Variation des Widerstandsverhältnisses „(R1 + R2)/R2” für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung berechnet die Steuerungseinheit 30 den Korrekturkoeffizienten für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung, der den berechneten Wert der Variation des Widerstandswertsverhältnisses „(R1 + R2)/R2” für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung bei Schritt S36 kompensiert.
Anschließend erfolgt unter Bezugnahme auf 10 eine ausführliche Beschreibung der Arbeitsabläufe, die durch die Steuerungseinheit 30 in der Subroutine von Schritt S14 ausgeführt werden sollen.
In der Subroutine von Schritt S14 steuert die Steuerungseinheit 30 einen jeweiligen Selektor 24, um die Ausgangsspannung einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 basierend auf einem Referenzspannungswert Vrefi (index i = 1, 2,..., m) in Schritt S40 auszuwählen. Dadurch wird die Ausgangsspannung der entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 in Schritt S40 angelegt.
In dem Augenblick unmittelbar nach dem Umschalten auf die Subroutine von Schritt S14 von der Subroutine von Schritt S12 stellt die Steuerungseinheit 30 den Index „i” auf „1”, um dadurch die Referenzspannung Vref1 als den Referenzspannungswert Vrefi in Schritt S40 auszuwählen.
Anschließend erhält die Steuerungseinheit 30 bei Schritt S42 den Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28, nachdem der Referenzspannungswert Vrefi, der aus einem entsprechenden Spannungsfolger 26 ausgegeben worden ist, in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist.
Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 30 bei Schritt S44 ob:
alle Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 durch einen entsprechenden Spannungsfolger 26 angelegt worden sind (erste Bedingung); und
die Ausgangsspannungen der digitalen Daten D von einem jeweiligen Wandler 28, nachdem die jeweiligen Spannungswerte Vref1 bis Vrefm in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben worden sind, erhalten worden sind (zweite Bedingung).
Wenn bestimmt worden ist, dass zumindest entweder die erste oder die zweite Bedingung nicht erfüllt ist (die Bestimmung bei Schritt S44 lautet NEIN), inkrementiert die Steuerungseinheit 30 in Schritt S46 den Index „i” um 1, um dadurch die Referenzspannung Vref2 als den Referenzspannungswert Vrefi auszuwählen. Danach kehrt die Steuerungseinheit 30 zu Schritt S40 zurück und wiederholt die Arbeitsabläufe in den Schritten S40 bis S46. Dadurch können die Ausgangswerte der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28, nachdem die Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ..., die von einem entsprechenden Spannungsfolger 26 ausgegeben wurden, in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben worden sind, der Reihe nach erhalten werden.
Wenn somit der Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28, nachdem der Referenzspannungswert Vrefm, der von einem entsprechenden Spannungsfolger 26 ausgegeben worden ist, in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist, erhalten wird, sind die erste und die zweite Bedingung erfüllt (wobei die Bestimmung in Schritt S44 JA lautet).
Dann korrigiert bei Schritt S48 die Steuerungseinheit 30 einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1, Vref1, ..., Vrefm, der in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 in Schritt S40 eingegeben werden soll, basierend auf dem bestimmten Wert der Korrektur für einen jeweiligen der Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 (siehe Schritt S32 von 9).
Ferner berechnet die Steuerungseinheit 30 bei Schritt S48, basierend auf einem jeweiligen der korrigierten Referenzspannungswerte Vref1, Vref2, ... Vrefm, einen korrigierten Spannungswert, der tatsächlich an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 von einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 angelegt wird.
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 30, als einen sich annähernden Kennlinienverlauf, einen kubischen Funktionsverlauf mit vier unspezifizierten Koeffizientenparametern für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf den korrigierten Spannungswerten, die tatsächlich an einen entsprechenden TAD-Wandler 28 angelegt sind, und Ist-Ausgangswerten der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28 in Schritt S50.
Insbesondere berechnet die Steuerungseinheit 30 in Schritt S50 Werte der vier unspezifizierten Koeffizientenparameter, die in einem kubischen Funktionsverlauf für einen jeweiliger Wandler 28 enthalten sein sollen, basierend auf den tatsächlich an einem jeweiligen TAD-Wandler 28 anliegenden, korrigierten Spannungswerten und den Ist-Ausgangswerten der digitalen Daten D desselben. Dadurch wird in Schritt S50 der kubische Kennlinienverlauf mit den vier spezifizierten Parametern für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 erreicht.
Anschließend erfolgt unter Bezugnahem auf 11 eine umfassende Beschreibung der durch die Steuerungseinheit 30 auszuführenden Arbeitsabläufe in der Subroutine von Schritt S16.
In der Subroutine von Schritt S16 steuert die Steuerungseinheit 30 einen jeweiligen Selektor 24, um in Schritt S60 die Spannung an einem entsprechenden Ausgangsanschluss T auszuwählen. Dabei wird in Schritt S60 der geteilte Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 angelegt.
Anschließend erhält die Steuerungseinheit 30 den Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28, nachdem der geteilte Wert der an einer entsprechenden Zelle Bij anliegenden Spannung, der von einem entsprechenden Spannungsfolger 26 ausgegeben wird, in Schritt S62 in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist.
Anschließend berechnet die Steuerungseinheit 30 in Schritt S64 digitale Daten, die die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung darstellen, basierend auf einem entsprechenden der kubischen Funktionsverläufe als die sich annähernden Kennlinienverläufe der jeweiligen TAD-Wandler 28.
Insbesondere führt die Steuerungseinheit 30 in Schritt S64 die Vorgänge (a) und (b) aus:
Der Vorgang (a) berechnet einen digitalen geteilten Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung durch ein entsprechendes Paar der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 in einem entsprechenden kubischen Funktionsverlauf bei dem erhaltenen Ausgangwert der digitalen Daten D von einem entsprechenden TAD-Wandler 28 in Schritt S62; und
der Vorgang (b) berechnet anhand des digitalen geteilten Werts der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung in Vorgang (a) einen digitalen Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung basierend auf den Widerstandswerten R1 und R2 eines entsprechenden Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 223 bei der vorbestimmten Referenztemperatur.
Anschließend korrigiert die Steuerungseinheit 30 in Schritt S66 den berechneten digitalen Wert der an der Zelle Bij anliegenden Spannung im Vorgang (b) basierend auf dem Korrekturkoeffizienten K für die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung, die in Schritt S36 berechnet wurde.
Der letztlich erreichte digitale Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung wird kaum oder überhaupt nicht durch die Temperaturabhängigkeit der Ist-Ausgangspannung von einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 und der der Widerstandswerte R1 und R2 eines entsprechenden Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 beeinträchtigt.
Es ist zu beachten, dass die Ausgangsspannung eines jeweiligen Spannungsfolgers 26, der in 2 dargestellt ist, ebenfalls temperaturabhängig variieren kann. Die Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 kann jedoch in den nachstehenden beiden Fällen effektiv sein:
wenn die Ausgangsspannung einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 an einen jeweiligen Spannungsfolger 26 angelegt wird; und
wenn der geteilte Wert der an einer entsprechenden Zelle Bij anliegenden Spannung auf einen jeweiligen Spannungsfolger angelegt wird.
Aus diesem Grund wird durch Verwendung des sich annähernden Kennlinienverlaufs für einen jeweiligen TAD-Wandler 28, der durch den Vorgang in Schritt S14 berechnet wird, ermöglicht, dass die Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden kann.
Wie vorstehend eingehend beschrieben wurde, ist das Spannungsüberwachungssystem 1 gemäß der ersten Ausführungsform konfiguriert, um:
die Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf dem Ausgangswert der digitalen Daten D von einem entsprechenden TAD-Wandler 28 zu bestimmen, nachdem die Spannung, wie z. B. der Referenzspannungswert Vref3, der für die Temperaturmessung bestimmt wird, in den entsprechenden TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist; und
die Temperaturabhängigkeit der Vorgänge zum Messen der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung durch einen entsprechenden TAD-Wandler 28 basierend auf der bestimmten Temperatur um den entsprechenden TAD-Wandler 28 zu eliminieren oder zu reduzieren.
Durch die Konfiguration wird, aufgrund einer Variation der Temperatur, der erste Effekt zum effektiven Verhindern der Reduktion der Messgenauigkeit der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung mit der Verwendung der TAD-Wandler 28 erreicht.
Das Spannungsüberwachungssystem 1 ist konfiguriert, um:
an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 einen jeweiligen Referenzspannungswert Vrefi anzulegen, der durch eine entsprechende Referenzspannungseinheit 32 erzeugt wird, um dadurch die Ausgangsspannung der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28 zu erhalten;
einen tatsächlich an einem jeweiligen TAD-Wandler 28 anliegenden, korrigierten Spannungswert von einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 basierend auf der erhaltenen Ausgangsspannung der digitalen Daten D von einem entsprechenden TAD-Wandler 28 zu berechnen; und
einen kubischen Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf den an einem jeweiligen TAD-Wandler 28 tatsächlich anliegenden, korrigierten Spannungswerten und den Ist-Ausgangswerten der digitalen Daten D zu erhalten.
Durch die Konfiguration wird der zweite Effekt zum Reduzieren oder Eliminieren der Temperaturabhängigkeit der Ausgangsspannung von einer jeweiligen Referenzspannungseinheit 32 erreicht, wodurch der kubische Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 mit hoher Genauigkeit bestimmt wird.
Das Spannungsüberwachungssystem 1 ist konfiguriert, um:
beim Messen eines Werts der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung basierend auf einem geteilten Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung als das Eingangsspannungssignal Vin in Bezug auf einen entsprechenden TAD-Wandler 28, den Spannungsmessfehler zu kompensieren, der anhand von Temperaturschwankungen des Widerstandwerts eines entsprechenden Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 entsteht.
Durch die Konfiguration wird der dritte Effekt des Überwachens der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung mit hoher Genauigkeit erreicht, selbst wenn der Widerstand eines entsprechenden Paars des ersten und des zweiten Widerstands 20 und 22 temperaturabhängig variiert.
Das Spannungsüberwachungssystem 1 ist konfiguriert, um die Temperatur um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf einem entsprechenden der Kennfelder M1 zu ermitteln, nachdem die Spannung, wie z. B. der Referenzspannungswert Vref3, der für die Temperaturmessung ermittelt wurde, in einen entsprechenden TAD-Wandler 28 eingegeben worden ist. Ein jeweiliges der Kennfelder M1 stellt eine Variable des Ausgangs der digitalen Daten D von einem entsprechenden TAD-Wandler 28, nachdem die Referenzspannung Vref3 darin eingegeben worden ist, und eine Variable der Temperatur um einen entsprechenden TAD-Wandler 28 dar.
Durch die Konfiguration wird der vierte Effekt des reibungslosen und ordnungsgemäßen Bestimmens der Temperatur um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 erreicht.
Zweite Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 12 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1A gemäß der zweiten Ausführungsform ist mit Ausnahme der im Folgenden angeführten, abweichenden Punkte im Wesentlichen mit der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der Ausführungsform 1 identisch. Dementsprechend wird auf die Darstellung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform, denen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung vereinfacht dargestellt.
12 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UAi des Spannungsüberwachungssystems 1A.
Jede Überwachungseinheit UAi ist mit zwei Spannungsteilern D11 und D12 versehen, die jeweils aus einem Paar von ersten und zweiten Widerständen 40 und 42 bestehen, die miteinander durch einen Ausgangsanschluss T in Reihe geschaltet sind. Der Spannungsteiler D11 ist über ein entsprechendes Paar der Zellen B1 und B2 elektrisch verbunden, und der Spannungsteiler D12 ist über ein entsprechendes Paar der Zellen B3 und B4 elektrisch miteinander verbunden.
Die Funktion des Spannungsteilers D11 ist es, die Summer der an der Zelle B1 anliegenden Spannung und der an der Zelle B2 anliegenden Spannung zu dividieren, und es ist die Funktion des Spannungsteilers D12, die Summe der an der Zelle B3 anliegenden Spannung und die der an der Zelle B4 anliegenden Spannung zu dividieren.
Jede Überwachungseinheit UAi ist ebenfalls mit zwei Selektoren 44, zwei Spannungsfolgern 26, zwei Zeit-A/D-Wandlern (TAD-Wandlern) 28, einer Steuerungseinheit 30, zwei Referenzspannungseinheiten 32 und zwei Reglern 46 versehen.
Der geteilte Wert der Spannung am positiven Anschluss der Zelle B1 durch den Spannungsteiler D1 wird von dem entsprechenden Ausgangsanschluss T ausgegeben, um in einen der zwei Selektoren 44 eingegeben zu werden.
Desgleichen wird der geteilte bzw. dividierte Wert der Spannung am positiven Anschluss der Zelle B3 durch den Spannungsteiler D12 von dem entsprechenden Ausgangsanschluss T ausgegeben, um in die anderen beiden Selektoren 44 eingegeben zu werden.
Insbesondere ist einer der Selektoren 44 mit dem Ausgangsanschluss T von dem einen der Spannungsteiler D11 und D12 und mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss von einem der Spannungsfolger 26 elektrisch verbunden. Der andere der Selektoren 44 ist mit dem Ausgangsanschluss T des anderen der Spannungsteiler D11 und D12 und mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss der anderen der Spannungsfolger 26 elektrisch verbunden.
Einer der Selektoren 44 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem negativen Anschluss der Zelle B1 und dem positiven Anschluss der Zelle B2 elektrisch verbunden. Der andere der Selektoren 44 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem negativen Anschluss der Zelle B3 und dem positiven Anschluss der Zelle B4 elektrisch verbunden.
Einer der Selektoren 44 ist mit dem Ausgang von einer der Referenzspannungseinheiten 32 und mit der Steuerungseinheit 30 elektrisch verbunden. Der andere der Selektoren 44 ist mit dem Ausgang der anderen Referenzspannungseinheiten 32 und mit der Steuerungseinheit 30 elektrisch verbunden.
Wie in der ersten Ausführungsform ist es die Funktion von einer der Referenzspannungseinheiten 32, eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs basierend auf der Summe der an der Zelle B1 anliegenden Spannung und der an der Zelle B2 anliegenden Spannung zu erzeugen. Die Funktion der anderen der Referenzspannungseinheiten 32 ist es, eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs basierend auf der Summer der an der Zelle B3 anliegenden Spannung und der an der Zelle B4 anliegenden Spannung zu erzeugen.
Um die an der Zelle B2 anliegende Spannung zu messen, steuert die Steuerungseinheit 30 einen der Selektoren 44 derart, dass die an der Zelle B2 anliegende Spannung durch einen der Spannungsfolger 26 an einen der TAD-Wandler 28 angelegt wird. Um desgleichen die an der Zelle B4 anliegende Spannung zu messen, steuert die Steuerungseinheit 30 den anderen der Selektoren 44 derart, dass die an der Zelle B4 anliegende Spannung durch den anderen der Spannungsfolger 26 an den anderen der TAD-Wandler 28 angelegt wird.
Um die am positiven Anschluss anliegende Spannung der Zelle B1 zu messen, steuert die Steuerungseinheit 30 einen der Selektoren 44 derart, dass der geteilte Wert der Spannung am positiven Anschluss der Zelle B1 durch einen der Spannungsfolger 44 an einen der TAD-Wandler 28 angelegt wird. Um die Spannung am positiven Anschluss der Zelle B3 zu messen, steuert die Steuerungseinheit 30 den anderen der Selektoren 44 derart, dass der geteilte Wert der Spannung am positiven Anschluss der Zelle B3 durch den anderen der Spannungsfolger 46 an den anderen der TAD-Wandler 28 angelegt wird.
In anderen Worten wird einer der TAD-Wandler 28 für die beiden Zellen B1 und B2 gemeinsam verwendet, wobei der andere TAD-Wandler für die beiden Zellen B3 und B4 verwendet wird.
Die Funktion eines der Regler 46 ist es:
eine Spannung am positiven Anschluss der auf der Hochspannungsseite befindlichen Zelle B1 zu regeln; und
die geregelte Spannung einem der TAD-Wandler 28 zuzuführen, wodurch dieser auf Basis der geregelten Spannung als eine Leistungszuführspannung betrieben wird.
Desgleichen ist es die Funktion des anderen Reglers 46:
eine Spannung am positiven Anschluss der auf der Hochspannungsseite befindlichen Zelle B3 zu regeln; und
die geregelte Spannung dem anderen der TAD-Wandler 28 zuzuführen, wodurch dieser auf Basis der geregelten Spannung als eine Leistungszuführspannung betrieben wird.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1A sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben ist das Spannungsüberwachungssystem 1A gemäß der zweiten Ausführungsform derart konfiguriert, dass:
eine der Referenzspannungseinheiten 32 auf Basis der Summe der an der Zelle B1 anliegende Spannung und der an der Zelle B2 anliegende Spannung betrieben wird; und
die andere der Referenzspannungseinheiten 32 auf Basis der Summe der an der Zelle B3 anliegenden Spannung und der an der Zelle B4 anliegenden Spannung betrieben wird.
Neben dem ersten bis vierten Effekt wird dadurch der fünfte Effekt des angemessenen Erweiterns des voreingestellten Spannungsbereichs der Mehrzahl der Referenzspannungswerte erreicht, die eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32 erzeugen kann.
Das Spannungsüberwachungssystem 1A ist konfiguriert, um:
beim Messen der Spannung auf der Hochspannungsseite am positiven Anschluss der Zelle B1 oder B3 die Spannung am positiven Anschluss der Zelle B1 oder B3 zu teilen.
Dadurch wird neben den ersten bis fünften Effekten der sechste Effekt des Begrenzens eines Spannungsbereichs erreicht, der erwartungsgemäß das Eingangsspannungssignal Vin darstellt.
Dritte Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 13 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1B gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1B gemäß der dritten Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Bauteile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten bis dritten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
13 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels der Schaltungsstruktur von einer Überwachungseinheit UBi des Spannungsüberwachungssystems 1B.
Die jeweilige Überwachungseinheit UBi ist mit einem Spannungsverstärker bzw. Booster 48 versehen, der mit einer jeweiligen der Referenzspannungseinheiten 32 elektrisch verbunden ist. Die Funktion des Spannungsverstärkers 48 ist es, die an der Zelle B11 anliegende Spannung zu verstärken.
Eine der Referenzspannungseinheiten 32, die der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential entspricht, ist derart konfiguriert, dass sie auf Basis der durch den Verstärker 48 verstärkten Spannung als ihre Leistungszuführspannung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Jede der verbleibenden Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij entspricht, ist derart konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an einer entsprechenden Zelle Bij anliegenden Spannung und einer auf der Hochspannungsseite, benachbart dazu befindlichen Zelle Bij-1 anliegenden Spannung als ihre Leistungszuführspannung arbeitet, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Die Referenzspannungseinheit 32, die der Zelle B12 entspricht, ist beispielsweise so konfiguriert, dass sie mittels der Summe der an der Zelle B12 anliegenden Spannung und der an der dazu benachbarten, auf der Hochspannungsseite befindlichen Zelle B11 anliegenden Spannung betrieben wird. Desgleichen ist die Referenzspannungseinheit 32, die der Zelle B14 entspricht, derart konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an der entsprechenden Zelle B14 anliegenden Spannung und der dazu benachbarten, an der Hochspannungsseite befindlichen Zelle B13 anliegenden Spannung arbeitet.
Bei der vorstehend angeführten Konfiguration wird ein voreingestellter Spannungsbereich von einer Mehrzahl von Referenzspannungen erweitert, die durch eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij entsprechen, erzeugt werden sollen, so dass der erweiterte voreingestellte Spannungsbereich eine Obergrenze und eine Untergrenze beinhaltet, die erwartungsgemäß die an der Zelle Bij anliegende Spannung darstellen.
Aus diesem Grund kann ein sich annähernder Kennlinienverlauf für einen jeweiligen Wandler 28 mit höherer Genauigkeit innerhalb eines durch die Obergrenze und die Untergrenze definierten Spannungsbereichs bestimmt werden, der erwartungsgemäß die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung darstellt. Dieser Vorteil ermöglicht einem TAD-Wandler 28 für eine jeweilige Zelle Bij, die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung direkt zu empfangen, wobei die Messgenauigkeit der daran anliegenden Spannung in hohem Maße beibehalten wird.
Dadurch kann auf die Mehrzahl von Paaren der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 und auf die Mehrzahl von Spannungsfolgern 26 verzichtet werden, wodurch auch auf die Vorgänge zum Kompensieren von Fluktuationen bzw. Schwankungen der Widerstandwerte eines jeweiligen Paars von ersten und zweiten Widerständen 20 und 22 verzichtet werden kann. Selbst wenn darüber hinaus der Betrag an Schwankungen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 abhängig von einer Eingangsspannung variieren würde, würde die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung ohne Beeinträchtigung durch die Variationen des Betrags der Schwankungen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 gemessen werden.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1B sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Spannungsüberwachungssystem 1B gemäß der dritten Ausführungsform derart konfiguriert, dass:
eine der Referenzspannungseinheiten 32, die der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential entspricht, auf Basis der Spannung, die durch den Verstärker 48 verstärkt wird, als seine Leistungszuführspannung arbeitet, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen; und
eine jeweilige der verbleibenden Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij entspricht, auf Basis der Summe der an den jeweiligen benachbarten Zellen anliegenden Spannung als deren Leistungszuführspannung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Das heißt, dass ein Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential als die Obergrenze des Eingangsspannungssignals Vin angelegt werden soll, eventuell höher sein muss als die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung. In diesem Fall kann eine Division der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung den Referenzspannungswert nicht erzeugen.
Die vorstehend angeführte Konfiguration erzeugt in zuverlässiger Weise den an den TAD-Wandler 18 anzulegenden Referenzspannungswert mit einem höheren Wert als die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung. Dadurch können die Ober- und Untergrenzen berücksichtigt werden, die erwartungsgemäß die an der Zelle Bij anliegende Spannung in einem voreingestellten Spannungsbereich von einer Mehrzahl von Referenzspannungen darstellen, die durch die jeweiligen Referenzspannungseinheiten 32 erzeugt werden sollen.
Neben dem ersten, zweiten und vierten Effekt wird dadurch der siebte Effekt erreicht, der ermöglicht, dass ein sich annähernder Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eine höhere Genauigkeit innerhalb eines Spannungsbereichs aufweist, der durch die Obergrenze und die Untergrenze definiert ist, die erwartungsgemäß die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung darstellen. Dadurch kann ein TAD-Wandler 28 für eine jeweilige Zelle Bij die an der jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung direkt empfangen, wobei die Messgenauigkeit der daran anliegenden Spannung in hohem Maße beibehalten werden kann. Dieser Vorteil sorgt für eine Verringerung der Anzahl an elektronischen Bauteilen, die die Genauigkeit des Messens der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung beeinträchtigen.
Vierte Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 14 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1C gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1C gemäß der vierten Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Bauteile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten bis vierten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
14 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UCi des Spannungsüberwachungssystems 1C.
In einer jeweiligen Überwachungseinheit UCi sind die Referenzspannungseinheiten 32 für die jeweiligen Zellen Bij mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential bereitgestellt.
Die jeweiligen verbleibenden Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential entsprechen, sind derart konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an einer entsprechenden Zelle Bij anliegenden Spannung und der Spannung, die an einer dazu benachbarten, auf einer Hochspannungsseite befindlichen Zelle Bij-1 anliegt, als ihre Leistungszuführspannung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential ist anstelle einer entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 eine Potential- bzw. Pegelverschiebungsschaltung 50 bereitgestellt. Die Funktion der Pegelverschiebungsschaltung 50 ist es, einen Ausgangswert der Referenzspannungseinheit 32 für die Zelle B13 an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anzulegen.
Insbesondere beinhaltet die Pegelverschiebungsschaltung 50 eine Konstantstromquelle 51, einen bipolaren Transistor 52, einen Widerstand 53, einen bipolaren Transistor 54a, einen Widerstand 55, einen Spannungsfolger 56 und einen invertierenden Verstärker 57.
Die Referenzspannungseinheit 32 für die Zelle B13 ist so konzipiert, dass der negative Anschluss der Zelle 13 als ein Referenzpotential dient. Der Ausgangsanschluss der Referenzspannungseinheit 32 für die Zelle B13 ist mit der Base des bipolaren Transistors 52 elektrisch verbunden. Der Kollektor 52 des bipolaren Transistors 52 ist mit dem negativen Anschluss der Zelle B13 elektrisch verbunden, und der Emitter derselben ist mit der Konstantstromquelle 51 elektrisch verbunden, die auf Basis der Zelle B12 als ihre Leistungszuführung betrieben wird.
Die Base des bipolaren Transistors 54 ist zwischen der Konstantstromquelle 51 und dem Emitter des bipolaren Transistors 52 elektrisch verbunden. Der Emitter des bipolaren Transistors 54 ist mit dem negativen Anschluss der Zelle B13 über den Widerstand 53 mit einem Widerstandswert R3 elektrisch verbunden, und der Kollektor desselben ist mit dem positiven Anschluss der Zelle B12 über den Widerstand 55 elektrisch verbunden, dessen Widerstandswert gleich dem Widerstandswert R3 des Widerstands 53 ist.
Die Kollektorenspannung des bipolaren Transistors 54 ist derart konfiguriert, dass sie über den Spannungsfolger 56 an einen invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers angelegt werden kann, der den invertierenden Verstärker 57 darstellt. Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 57 ist mit dem negativen Anschluss der Zelle B11 elektrisch verbunden. Der invertierende Verstärker 57 ist derart konfiguriert, das ein Widerstandswert eines Widerstands, der dessen Ausgangsanschluss und invertierenden Eingangsanschluss miteinander verbindet, und ein Widerstandswert eines Widerstands, der einen Ausgangsanschluss des Spannungsfolgers 56 und den invertierenden Anschluss des invertierenden Verstärkers 57 miteinander verbindet, gemeinsam als ein identischer Widerstandswert R4 eingestellt sind. Dies führt dazu, dass ein absoluter Wert einer Spannung, der in den invertierenden Ein gangsanschluss des invertierenden Verstärkers 57 eingegeben werden soll, gleich dem einer Spannung ist, die von dessen Ausgangsanschluss ausgegeben werden soll.
Der Betrag des Stroms, der von der Konstantstromquelle 51 fließt, ist auf den Betrag eines Kollektorstroms des Bipolartransistors 52 in einem linearen Bereich eingestellt, innerhalb dem der Kollektorstrom in Proportion zu einer Spannung Vbe zwischen der Base und dem Emitter des Bipolartransistors 52 ansteigt.
Darüber hinaus ist der Widerstandwert R3 des Widerstands 54 derart eingestellt, dass ein Kollektorstrom des Bipolartransisstors 54 gleich dem Strom ist, der von der Konstantstromquelle 51 fließt.
Dadurch kann eine Spannung zwischen der Base und dem Emitter des Bipolartransistors 54 auf die Summe eines Referenzspannungswerts Vrefi, der aus der Referenzspannungseinheit 32 für die Batterie B13 ausgegeben wird, und der Spannung Vbe zwischen der Base und dem Emitter des Bipolartransistors 52 eingestellt wird.
Wenn die Kennlinien des Bipolartransistors 52 und jene des Bipolartransistors 54 identisch zueinander sind, ist die Spannung zwischen der Base und dem Emitter des Bipolartransistors 54 identisch zu der der Spannung Vbe zwischen der Base und dem Emitter des Bipolartransistors 52.
Dadurch kann am Widerstand 52 ein Referenzspannungswert Vrefi entstehen, der von der Referenzspannungseinheit 32 für die Batterie 13 ausgegeben wird.
Weil der gleiche Strom in sowohl dem Widerstand 53 als auch dem Widerstand 55 fließt und deren Widerstandswerte einander entsprechen, entsteht am Widerstand 55 ein Referenzspannungswert Vrefi, der von der Referenzspannungseinheit 32 für die Batterie 13 ausgegeben wird.
Weil ein Ende des Widerstands 55, an dem ein niedriges Spannungspotential vorliegt, mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Spannungsfolgers 56 elekt risch verbunden ist, wird die Ausgangsspannung aus dem Spannungsfolger 56 auf einen Referenzspannungswert Vrefi eingestellt, dessen Vorzeichen umgekehrt ist. Dadurch kann eine Ausgangsspannung von dem invertierenden Verstärker 57 auf einen Referenzspannungswert Vrefi eingestellt werden, der von der Referenzspannungseinheit 32 für die Batterie 13 ausgegeben wird.
Durch Konfiguration der Spannungs- bzw. Potentialverschiebungsschaltung 50 kann ein Referenzspannungswert Vrefi, der durch die Referenzspannungseinheit 32 für die Batterie B13 erzeugt wird, ordnungsgemäß an den TAD-Wandler 28 zum Messen der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung angelegt werden. Dadurch kann ein sich annähernder Kennlinienverlauf für den TAD-Wandler 28 für die Zelle mit dem höchsten Spannungspotential B11 mit einer hohen Genauigkeit innerhalb eines Spannungsbereichs bestimmt werden, der durch die Obergrenze und die Untergrenze definiert ist, die erwartungsgemäß die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung darstellen. Dieser Vorteil ermöglicht einem TAD-Wandler 28 für eine jeweilige Zelle Bij, die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung direkt aufzunehmen, wobei die Messgenauigkeit der daran anliegenden Spannung in hohem Maße beibehalten wird.
Dadurch kann auf die Mehrzahl von Paaren der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 und auf die Mehrzahl der Spannungsfolger 26 verzichtet werden, wodurch auf die Vorgänge des Kompensierens der Schwankungen der Widerstandswerte von einem jeweiligen Paar der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 verzichtet werden kann. Selbst wenn darüber hinaus der Betrag der Schwankungen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 abhängig von einer Eingangsspannung variieren würde, würde die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung ohne Auswirkungen auf die Variationen des Betrags der Fluktuationen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 gemessen werden.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Pegelverschiebungsschaltung 50 eine Temperaturabhängigkeit aufweist, eine Spannung, die tatsächlich durch die Pegelverschiebungsschaltung 50 an den TAD-Wandler 28 zum Messen der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung anzulegen ist, von einem Referenzspannungswert Vrefi abgeleitet werden kann, der durch die Referenzspannungseinheit 32 für die Zelle B13 erzeugt wird.
Selbst wenn in der vierten Ausführungsform die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung von einem Referenzspannungswert Vrefi abgeleitet werden würde, der durch die Referenzspannungseinheit 32 für die Zelle B13 erzeugt wird, würde das Spannungsüberwachungssystem 1C den Spannungsmessfehler kompensieren, der aus den Temperaturschwankungen in den Kennlinien der Pegelverschiebungsschaltung 50 entsteht. Diese Kompensation kann in der gleichen Weise wie die Kompensation für den Spannungsmessfehler ausgeführt werden, der aus den Temperaturschwankungen des Widerstandswerts eines entsprechenden Paares von ersten und zweiten Widerständen 20 und 22 entsteht.
Die Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1C sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben ist das Spannungsüberwachungssystem 1C gemäß der vierten Ausführungsform so konfiguriert, dass:
eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij mit Ausnahme der Zelle Bij mit dem höchsten Spannungspotential entspricht, auf Basis der Summe der an den jeweiligen benachbarten Zellen anliegenden Spannungen als deren Leistungszuführleistung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen; und
die Pegelverschiebungsschaltung 50 einen Referenzspannungswert Vrefi verschiebt, der durch eine der Referenzspannungseinheiten 32 erzeugt werden soll, um an den TAD-Wandler 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential angelegt zu werden.
Das heißt, dass ein Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential als die Obergrenze des Eingangsspannungssignals Vin angelegt werden soll, eventuell höher sein muss als die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung. In diesem Fall kann eine Division der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung den Referenzspannungswert nicht erzeugen.
Selbst wenn jedoch ein Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 angelegt werden soll, eventuell höher sein muss als die an der Zelle B11 mit höchsten Spannungspotential anliegende Spannung, wird der Referenzspannungswert auf innerhalb einen Spannungsbereich eingestellt, der durch eine Referenzspannungseinheit 32 erzeugt werden kann, die auf Basis einer Mehrzahl von Spannungen von einer Mehrzahl von Zellen betrieben wird.
Aus diesem Grund wird durch die vorstehend angeführte Konfiguration der an den TAD-Wandler 28 anzulegende Referenzspannungswert mit einem höheren Wert als die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung basierend auf der Summe der an den jeweiligen benachbarten Zellen anliegenden Spannungen zuverlässig erzeugt.
Dadurch können die Ober- und die Untergrenze, die erwartungsgemäß die an einer Zelle Bij anliegende Spannung darstellen, in einem voreingestellten Spannungsbereich einer Mehrzahl von Referenzspannungen berücksichtigt werden, die durch eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32 erzeugt werden können.
Dadurch wird neben den ersten, zweiten und vierten Effekten auch der achte Effekt erreicht, der ermöglicht, dass ein sich annähernder Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eine höhere Genauigkeit innerhalb eines Spannungsbereichs aufweist, der durch die Obergrenze und die Untergrenze definiert ist, die erwartungsgemäß die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung darstellen. Dadurch wird einem TAD-Wandler 28 ermöglicht, für eine jeweilige Zelle Bij die an einer je weiligen Zelle Bij anliegende Spannung direkt empfangen, wobei die Messgenauigkeit der daran anliegenden Spannung in hohem Maße beibehalten wird.
Fünfte Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 15 erfolgt eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1D gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1D gemäß der fünften Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
15 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UDi des Spannungsüberwachungssystems 1D.
Jede Überwachungseinheit UDi beinhaltet einen Regler 60, und es ist ihre Funktion, die an einer jeweiligen der Zellen B1, B2 und B3 anliegenden Spannungen zu überwachen.
Die Funktion der jeweiligen TAD-Wandler 28, die für eine entsprechende der Zellen B1 bis B3 bereitgestellt sind, ist es, die an einer entsprechenden der Zellen B1 bis B3 anliegende Spannung direkt als das Eingangsspannungssignal Vin aufzunehmen.
Jede Überwachungseinheit UDi ist mit einem Referenz-TAD-Wandler 28 zum Berechnen eines sich annähernden Kennlinienverlaufs für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 versehen. Die Referenzspannungseinheit 32 ist für den Referenz-TAD-Wandler 28r vorgesehen.
Die Referenzspannungseinheit 32 ist so konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an den jeweiligen Zellen B1, B2 und B3 anliegenden Spannungen als ihre Leistungszuführspannung arbeitet und eine Mehrzahl von Referenzspannungen innerhalb eines weit gefassten Bereichs erzeugt, die die Obergrenze und die Untergrenze der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung beinhaltet.
In Bezug auf einen Eingangsanschluss des Referenz-TAD-Wandlers 28r ist die Mehrzahl der Referenzspannungswerte so konfiguriert, dass sie daran angelegt werden können. Der Referenz-TAD-Wandler 28r ist so konfiguriert, dass es auf Basis einer Ausgangsspannung des Reglers 60 arbeitet, der mit der positiven Elektrode der Zelle B2 elektrisch verbunden ist.
In der Konfiguration des Spannungsüberwachungssystems 1D ist die Steuerungseinheit 30, wie in der ersten Ausführungsform, so programmiert, dass sie einen kubischen Kennlinienverlauf als einen sich annähernden Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28r basierend auf einem Ausgangswert des Referenz-TAD-Wandlers 28r bestimmt, nachdem die Mehrzahl der Referenzspannungswerte daran angelegt worden sind. Der sich annähernde Kennlinienverlauf nähert die Ausgangskennlinie des Referenz-TAD-Wandlers 28r mit hoher Genauigkeit an eine Ist-Temperatur an.
Insbesondere führt die Steuerungseinheit 30 die Betriebsabläufe in den Schritten S40 bis S50 der Subroutine in Schritt S14 für den Referenz-TAD-Wandler 28r aus. Dadurch wird der kubische Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28a (siehe Schritt S50) erreicht.
Als Nächstes wird die Steuerungseinheit 30 so programmiert, dass sie als einen sich annähernden Verlauf einen kubischen Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 erzeugt, der für eine entsprechende der Zellen B1 bis B3 basierend auf dem erzeugten kubischen Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28r und Informationen 30 zu individuellen Differenzen erstellt worden ist (siehe Schritt S52 in 15).
Die Informationen zu den individuellen Differenzen stellen individuelle Differenzen zwischen der Ausgangskennlinie eines jeweiligen der TAD-Wandlers 28 und der des TAD-Wandlers 28r dar.
Insbesondere stellen die Informationen zu den individuellen Differenzen quantitative Abweichungen einer Variable des Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers von einer Variable des Ausgangswerts des Referenz-TAD-Wandlers 28r dar, nachdem die Mehrzahl der Referenzspannungswerte jeweils an den TAD-Wandler 28 und den Referenz-TAD-Wandler 28r angelegt worden ist. Die Informationen zu den individuellen Differenzen können als Datentabellen ausgeführt und beispielsweise in dem ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert oder als Programme ausgeführt und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden. Die Informationen zu den individuellen Differenzen sind beispielsweise anhand vieler Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Spannungsüberwachungssystems 1D bestimmt worden.
Insbesondere korrigiert die Steuerungseinheit bei Schritt S52 den kubischen Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28r basierend auf den Informationen 30a zu den individuellen Differenzen. Dadurch wird für einen jeweiligen der Referenz-TAD-Wandler 28r ein kubischer Kennlinienverlauf erzeugt, um die quantitativen Abweichungen der Variable des Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 von der Variable des Ausgangswerts des Referenz-TAD-Wandlers 28r zu kompensieren.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1D sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Spannungsüberwachungssystem 1D gemäß der fünften Ausführungsform so konfiguriert, dass die Mehrzahl von TAD-Wandlern 28 jeweils zum direkten Erfassen der an einer entsprechenden Zelle Bij anliegenden Spannung und der Referenz-TAD-Wandler 28r zum Erzeugen eines sich annähernden Kennlinienverlaufs der Ausgangskennlinie eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 bereitgestellt sind. Das Spannungsüberwachungssystem 1D ist zudem so konfiguriert, dass die Refe renzspannungseinheit 32 zum Anlegen der Mehrzahl der Referenzspannungswerte an den Referenz-TAD-Wandler 28r auf Basis der Summe der an den jeweiligen Zellen B1 bis B3 anliegenden Spannungen als ihre Leistungszuführspannung arbeitet.
Somit erfolgt durch die Referenzspannungseinheit 32 für den Referenz-TAD-Wandler 28r die zuverlässige Erzeugung des an den TAD-Wandler 28r anzulegenden Referenzspannungswerts mit einem höheren Wert als die an der Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung basierend auf der Summe der an den jeweiligen Zellen B1 bis B3 anliegenden Spannungen als Leistungszuführspannung der Referenz.
Dadurch können die Ober- und die Untergrenzen, die erwartungsgemäß die an einer Zelle Bij anliegende Spannung darstellen, in einem voreingestellten Spannungsbereich einer Mehrzahl von Referenzspannungen berücksichtigt werden, die durch eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32 erzeugt werden können.
Dadurch wird neben dem ersten, zweiten und vierten Effekten der neunte Effekt erreicht, durch den ermöglicht wird, dass ein sich annähernder Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf einem sich annähernden Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28r eine höhere Genauigkeit innerhalb eines Spannungsbereichs aufweisen kann. Dieser Spannungsbereich ist durch die Obergrenze und die Untergrenze definiert, die erwartungsgemäß die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung darstellen.
Dadurch kann ein TAD-Wandler 28 für eine jeweilige Zelle Bij die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung direkt erfassen, wobei die Messgenauigkeit der daran anliegenden Spannung in hohem Maße beibehalten wird.
Dadurch kann auf die Mehrzahl der Paare von ersten und zweiten Widerständen 20 und 22 und auf die Mehrzahl von Spannungsfolgern 26 verzichtet werden, und somit auf Vorgänge zum Kompensieren von Schwankungen der Widerstandswerte eines jeweiligen Paars der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22. Selbst wenn der Betrag der Schwankungen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 abhängig von der Eingangsspannung variieren würde, würde die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung ohne Beeinträchtigung durch die Variationen des Betrags der Schwankungen eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 gemessen werden.
Außerdem wird neben dem ersten, zweiten, vierten und neunten Effekt der zehnte Effekt erreicht, bei dem die Ausgangskennlinie eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 mit hoher Genauigkeit basierend auf dem sich annähernden Kennlinienverlauf für den Referenz-TAD-Wandler 28re angenähert wird.
Sechste Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 16 erfolgt nachstehend eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1E gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1E gemäß der sechsten Ausführungsform ist mit der Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten bis sechsten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
16 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UEi des Spannungsüberwachungssystems 1E.
Jede Überwachungseinheit UEi ist mit einem Multiplexer 70, einem Kondensator (flying capacitor) 72 und einem Schaltelement 74 versehen. Die jeweilige Überwachungseinheit UEi ist einsetzbar, um die an einer jeweiligen der Zellen B1, B2 und B3 anliegenden Spannungen mit der Verwendung eines TAD-Wandlers 28 und einer Referenzspannungseinheit 32 zu überwachen.
Der positive Leistungszuführanschluss und Masseanschluss des TAD-Wandlers 28 sind mit dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss der Niederspannungsbatterie 16 elektrisch verbunden. Dadurch kann der TAD-Wandler 28 auf Basis einer an der Niederspannungsbatterie 16 anliegenden Spannung als die Leistungszuführspannung arbeiten.
Der Multiplexer 70 ist über eine jeweilige Zelle Bij elektrisch verbunden.
Der TAD-Wandler 28 ist an seinem Eingangsanschluss mit einem ersten Schalter 74a des Schaltelements 74 elektrisch verbunden, und der erste Schalter 74a ist mit einer Elektrode des Kondensators 72 elektrisch verbunden. Der TAD-Wandler 28 ist an seinem Masseanschluss mit einem zweiten Anschluss 74a des Schaltelements 74 elektrisch verbunden, und der zweite Schalter 74b ist mit der anderen Elektrode des Kondensators 72 elektrisch verbunden.
Darüber hinaus ist in der sechsten Ausführungsform ein Ausgangsanschluss des TAD-Wandlers 28 nicht mit der Steuerungseinheit 30, sondern stattdessen mit dem Mikrocomputer 14 elektrisch verbunden.
Die Funktion des Multiplexers 70 ist es, eine der an den jeweiligen Zellen Bij anliegenden Spannungen auszuwählen, um dadurch eine elektrische Verbindung zwischen einer ausgewählten Zelle Bij und dem Kondensator 72 herzustellen. Dadurch wird eine an einer ausgewählten Zelle Bij anliegende ausgewählte Spannung an den Kondensator 72 angelegt, um dadurch den Kondensator 72 bis zu der an einer ausgewählten Zelle Bij anliegenden ausgewählten Spannung aufzuladen.
Wenn der Kondensator 72 bis zu der an einer ausgewählten Zelle Bij anliegenden ausgewählten Spannung aufgeladen worden ist, ist es die Funktion des Multiplexers 70, die elektrische Verbindung zwischen der an einer ausgewählten Zelle Bijj anliegenden ausgewählten Spannung und dem Kondensator 72 zu unterbrechen.
Anschließend ist es die Funktion des Schaltelements 74, sowohl den ersten Schalter 74a als auch den zweiten Schalter 74b einzuschalten, so dass die eine und die andere Elektrode des Kondensators 72 mit dem Eingangsanschluss bzw. dem Masseanschluss des TAD-Wandlers 28 elektrisch verbunden ist. Dadurch kann die am Kondensator 72 anliegende aufgeladene Spannung an den TAD-Wandler 28 angelegt werden, so dass die am Kondensator 72 anliegende Spannung durch den TAD-Wandler 28 gemessen werden kann.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht das Schaltelement 74, dass der TAD-Wandler 28 von dem Hochspannungssystem, das die Batteriepackung 10 und den Motorgenerator beinhaltet, elektrisch isoliert werden kann.
Darüber hinaus ist der Multiplexer 70 ebenfalls mit der Referenzspannungseinheit 32 elektrisch verbunden. Die Funktion des Multiplexers 70 ist es, die Ausgangsspannung der Referenzspannungseinheit 32 auszuwählen, um dadurch die Ausgangsspannung der Referenzspannungseinheit 32 an den Kondensator 72 anzulegen.
Die Referenzspannungseinheit 32 ist so konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an den jeweiligen benachbarten drei Zellen B1, B2 und B3 anliegenden Spannungen als ihre Leistungszuführspannung arbeiten kann, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Das heißt, dass ein Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 für die Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential als die Obergrenze des Eingangsspannungssignals Vin angelegt werden soll, möglicherweise höher sein muss als die an der Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung. In diesem Fall kann durch ein Dividieren der an der Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung der Referenzspannungswert nicht erzeugt werden.
Durch die vorstehend angeführte Konfiguration wird jedoch der Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 angelegt werden soll, in zuverlässiger Weise mit einem höheren Wert als die an der Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung erzeugt. Dadurch kann die Ober- und die Untergrenze, die erwartungsgemäß die an einer Zelle Bij anliegende Spannung darstellt, in einem voreingestellten Spannungsbereich von einer Mehrzahl von Referenzspannungen berücksichtigt werden, die durch die Referenzspannungseinheit 32 erzeugt werden sollen.
Dadurch wird ein sich annähernder Kennlinienverlauf für den TAD-Wandler 28 erzeugt, der eine höhere Genauigkeit innerhalb eines Spannungsbereichs aufweist, der durch die Obergrenze und die Untergrenze definiert wird, die erwartungsgemäß die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung darstellen. Darüber hinaus wird durch die Konfiguration des Spannungsüberwachungssystems 1E der einzelne TAD-Wandler 28 verwendet, wodurch die Anzahl der zum Erzeugen eines sich annähernden Kennlinienverlaufs für den einzelnen TAD-Wandler 28 erforderlichen Arbeitsvorgänge reduziert wird.
Es ist zu beachten, dass in der sechsten Ausführungsform, anstelle der Steuerungseinheit 30, der Mikrocomputer 14 so programmiert ist, dass er die in 7 dargestellte Spannungsüberwachungsroutine ausführt.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1E sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben ist das Spannungsüberwachungssystem 1E gemäß der sechsten Ausführungsform so konfiguriert, dass es beinhaltet:
den Kondensator 72; und
das Schaltelement 74, das eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektroden von einer Zelle Bij und jenen des Kondensators 72 selektiv herstellen kann.
Insbesondere beim Messen der an einer Zelle Bij anliegenden Spannung ist das Spannungsüberwachungssystem 1E so konfiguriert, dass es die am Kondensator 72 an liegende aufgeladene Spannung an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 anlegen kann.
Neben dem ersten, zweiten, vierten und fünften Effekten wird dadurch der elfte Effekt erreicht, durch den die Anzahl der TAD-Wandler 28 in Bezug auf die Anzahl der Zellen Bij reduziert wird.
Siebte Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 17 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1F gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1F gemäß der siebten Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1E gemäß der sechsten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der sechsten und siebten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
17 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UFi des Spannungsüberwachungssystems 1F.
In Bezug auf die jeweilige Überwachungseinheit UFi unterscheidet sich die Referenzspannungseinheit 32 gemäß der siebten Ausführungsform in ihrer Anordnung von der Referenzspannungseinheit 32 gemäß der sechsten Ausführungsform.
Insbesondere ist die Referenzspannungseinheit 32 gemäß der siebten Ausführungsform an einer Seite des Systems mit einer niedrigeren Spannung angeordnet. Die Referenzspannungseinheit 32 ist an ihrem positiven Leistungszuführanschluss mit dem positiven Anschluss der Niederspannungsbatterie 16 elektrisch verbunden, und an ihrem Masseanschluss mit dem negativen Anschluss der Niederspannungsbatterie 16. Dadurch kann die Referenzspannungseinheit 32 auf Basis einer an der Niederspannungsbatterie 16 anliegenden Spannung als ihre Leistungszuführspannung arbeiten.
Jede Überwachungseinheit Ui beinhaltet einen einzelnen Selektor 24. Der Selektor 24 ist mit dem Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28, mit dem Ausgang der Referenzspannungseinheit 32, dem ersten Schalter 74a des Schaltelements 74 und, anstelle der Steuerungseinheit 30, dem Mikrocomputer 14 elektrisch verbunden. Der Masseanschluss der Referenzspannungseinheit 32 ist mit dem zweiten Schalter 74b des Schalterelements 74 elektrisch verbunden.
Unter der Steuerung des Mikrocomputers 14 ist der Selektor 24 einsetzbar, um die Ausgangsspannung der Referenzspannungseinheit 32 auszuwählen, um dadurch die ausgewählte Ausgangsspannung an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 anzulegen. Dadurch wird dem Mikrocomputer 14 ermöglicht, die Betriebsabläufe in den Schritten S40 bis S50 der Subroutine in Schritt S14 für den TAD-Wandler 28 ausführen. Dadurch wird der kubisch Kennlinienverlauf für den TAD-Wandler 28 erreicht (siehe Schritt S50).
Unter der Steuerung des Mikrocomputers 14
ist der Selektor 24 einsetzbar, um die am Kondensator 72 anliegende geladene Spannung auszuwählen, um dadurch die am Kondensator 72 anliegende geladene Spannung an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 anzulegen.
Dadurch kann die am Kondensator 72 anliegende geladene Spannung durch den TAD-Wandler 28 gemessen werden.
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht das Schaltelement 74, dass der TAD-Wandler 28 vom Hochspannungssystem, das die Batteriepackung 10 und den Motorgenerator beinhaltet, elektrisch isoliert werden kann.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1F sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1E identisch.
Wie vorstehend beschrieben ist das Spannungsüberwachungssystem 1F gemäß der siebten Ausführungsform so konfiguriert, dass es die am Kondensator 72 anliegende geladene Spannung an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 anlegt, wenn die an der Zelle Bij anliegende Spannung gemessen wird.
Dadurch wird in der sechsten Ausführungsform ein Effekt erreicht, bei dem die Anzahl der TAD-Wandler 28 in Bezug auf die Anzahl der Zellen Bij reduziert wird.
Achte Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 18 und 19 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems 1G gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems 1G gemäß der achten Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten bis achten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
18 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für die Schaltungsstruktur einer Überwachungseinheit UGi des Spannungsüberwachungssystems 1G.
Eine der Referenzspannungseinheiten 32, die der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential entspricht, ist so konfiguriert, dass sie auf Basis der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung als ihre Leis tungszuführspannung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
Wie in der dritten Ausführungsform ist eine jeweilige der verbleibenden Referenzspannungseinheiten 32, die einer Zelle Bij entsprechen, so konfiguriert, dass sie auf Basis der Summe der an einer entsprechenden Zelle Bij und der an einer dazu benachbarten, auf einer Seite mit einem hohen Spannungspotential befindlichen Zelle Bij-1 anliegenden Spannung als ihre Leistungszuführspannung betrieben wird, um dadurch eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten innerhalb eines voreingestellten Spannungsbereichs zu erzeugen.
In der vorstehend angeführten Konfiguration wird ein voreingestellter Spannungsbereich von einer Mehrzahl von Referenzspannungen erweitert, die durch eine jeweilige Referenzspannungseinheit 32 erzeugt werden sollen, die einer Zelle Bij mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential entspricht, so dass der erweiterte voreingestellte Spannungsbereich eine Ober- und eine Untergrenze beinhaltet, die erwartungsgemäß die an einer Zelle Bij mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung darstellen.
In der achten Ausführungsform muss ein Referenzspannungswert, der an den TAD-Wandler 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential als die Obergrenze des Eingangsspannungssignals Vin angelegt werden soll, möglicherweise höher sein als die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung. In diesem Fall kann durch ein Dividieren der an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung der Referenzspannungswert nicht erzeugt werden. Der TAD-Wandler 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential wird nachstehend als „TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential” bezeichnet.
Um dieses Problem anzugehen, ist die Steuerungseinheit 30 so programmiert, dass sie, wenn eine Ausgangsspannung der entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 in den TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential eingegeben wird, die Zu verlässigkeit der Ausgangsspannung der entsprechenden Referenzspannungseinheit 32 basierend auf einem Ausgangswert der digitalen Daten D von dem TAD-Wandler 28 bewertet.
Basierend auf dem Ergebnis der Bewertung ist die entsprechende Referenzspannungseinheit 32 so konfiguriert, dass sie einen sich annähernden Kennlinienverlauf für den Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential berechnet.
Anschließend erfolgt gemäß 19 eine eingehende Beschreibung der Betriebsabläufe, die durch die Steuerungseinheit 30 in der Subroutine von Schritt S14 gemäß der achten Ausführungsform ausgeführt werden sollen. Auf die Beschreibung von identischen Betriebsabläufen zwischen den Subroutinen von Schritt S14 gemäß der ersten und achten Ausführungsform, die mit identischen Bezugszeichen versehen sind, wird verzichtet oder diese werden in der Beschreibung nur vereinfacht erwähnt.
In der Subroutine von Schritt S14 erhält die Steuerungseinheit 30 einen maximalen Wert und einen minimalen Wert des Ausgangs des TAD-Wandlers 28, nachdem jeder Referenzspannungswert Vrefi entsprechend Temperaturinformationen in den TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential eingegeben worden ist. Es ist zu beachten, dass die Steuerungseinheit 30 die Temperaturinformationen heranzieht, die erhalten worden sind, während ein sich annähernder Kennlinienverlauf für einen TAD-Wandler 28 für eine Zelle Bijj mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential bestimmt wird.
Insbesondere bei Schritt S70 erhält die Steuerungseinheit 30 basierend auf den Temperaturinformationen und den Informationen zu individuellen Differenzen den maximalen Wert und den minimalen Wert des Ausgangs des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential, nachdem ein jeweiliger Referenzspannungswert Vrefi in den TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential eingegeben worden ist.
Unter Informationen zu individuellen Differenzen versteht man individuelle Differenzen zwischen den Ausgangskennlinien der jeweiligen TAD-Wandler 28, die für eine jeweilige Überwachungseinheit UGi eingebaut werden sollen. Die Informationen zu individuellen Differenzen können als Datentabellen ausgeführt und beispielsweise im ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert oder als Programme ausgeführt und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden. Die Informationen zu den einzelnen Differenzen sind beispielsweise anhand vieler Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Spannungsüberwachungssystems 1G ermittelt worden.
Genauer gesagt berechnet die Steuerungseinheit 30 die maximalen und minimalen Werte des Ausgangs des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential auf Basis von Kennfeldern M4.
Die Kennfelder M4 stellen eine Variable eines jeweiligen der maximalen und minimalen Werte des Ausgangs des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential dar, nachdem eine jeweilige Referenzspannung Vrefi in denselben eingegeben worden ist, und eine Variable der um den TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential herum vorherrschenden Temperatur dar. Die Kennfelder M4 können als Datentabellen ausgeführt und beispielsweise im ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert oder als Programme ausgeführt und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden.
Die Kennfelder M4 sind beispielsweise anhand vieler Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Spannungsüberwachungsprogramms 1G basierend auf den individuellen Differenzen zwischen den Ausgangskennlinien der jeweiligen TAD-Wandler 28 bestimmt worden, die für eine jeweilige Überwachungseinheit UGi installiert werden sollen.
In dem Augenblick unmittelbar nach dem Umschalten in die Subroutine des Schritts S14 von der von Schritt S12 stellt die Steuerungseinheit 30 den Index „i” auf „1”, um dadurch die Referenzspannung Vref1 als den Referenzspannungswert Vrefi in Schritt S70 auszuwählen.
Nach Beendung des Betriebsablaufs in Schritt S70 führt die Steuerungseinheit 30 die Betriebsabläufe in den Schritten S40 und S42 aus, die mit den in 10 dargestellten identisch sind.
Nach Beendung des Betriebsablaufs in Schritt S42 bestimmt die Steuerungseinheit 30, ob der erhaltene Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential, nachdem der Referenzspannungswert Vrefi in denselben eingegeben worden ist, nicht kleiner als der erhaltene minimale Wert und nicht größer als der erhaltene maximale Wert bei Schritt S72 ist. Dadurch wird die Zuverlässigkeit eines jeweiligen Referenzspannungswerts Vrefi bewertet.
Wenn bestimmt wird, dass der erhaltene Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential, nachdem der Referenzspannungswert Vrefi in denselben eingegeben worden ist, kleiner als der erhaltene minimale Wert oder größer als der erhaltene maximale Wert ist (NEIN bei Schritt S72), ersetzt die Steuerungseinheit 30 den Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential durch einen zuvor bereitgestellten repräsentativen Wert in Schritt S743.
Der repräsentative Wert kann basierend auf einer Referenzausgangskennlinie bestimmt werden, die aus den Ausgangskennlinien der jeweiligen TAD-Wandler 28 ausgewählt wird, die in das Spannungsüberwachungssystem 1G installiert werden sollen. Es ist wünschenswert, dass es sich bei der Referenzausgangskennlinie um eine gemittelte Kennlinie, in anderen Worten um eine Mittelwertskennlinie, handelt.
Nach Beendung des Betriebsablaufs in Schritt S74 oder wenn bestimmt worden ist, dass der erhaltene Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential nicht kleiner als der erhaltene minimale Wert und nicht größer als der erhaltene maximale Wert ist (JA bei Schritt S72), verschiebt die Steuerungseinheit 30 den Betrieb auf Schritt S44.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems 1G sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben ist das Spannungsüberwachungssystem 1G gemäß der siebten Ausführungsform so konfiguriert, dass es, wenn ein jeweiliger Referenzspannungswert Vrefi in den TAD-Wandler 28 mit dem höchsten Spannungspotential eingegeben wird, die Zuverlässigkeit eines jeweiligen Referenzwerts Vrefi basierend auf einem Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential und der gemessenen Temperatur bewertet.
Durch diese Konfiguration wird neben dem ersten, zweiten und vierten Effekt ein zwölfter Effekt erreicht, bei dem die Zuverlässigkeit der Informationen bewertet wird, die herangezogen werden, um einen sich annähernden Kennlinienverlauf des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential zu berechnen.
Das Spannungsüberwachungssystem 1G gemäß der achten Ausführungsform ist so konfiguriert, dass es, wenn der erhaltene Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential, nachdem der Referenzspannungswert Vrefi in denselben eingegeben worden ist, kleiner als der erhaltene minimale Wert oder größer als der erhaltene maximale Wert ist, den Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 mit dem höchsten Spannungspotential durch den zuvor bereitgestellten repräsentativen Wert ersetzt.
Durch diese Konfiguration wird neben dem ersten, zweiten und vierten Effekt ein dreizehnter Effekt erreicht, bei dem ein sich annähernder Kennlinienverlauf für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential ermittelt wird, selbst wenn die Zuverlässigkeit eines jeweiligen Referenzwertes Vrefi reduziert wird.
Neunte Ausführungsform
Nachstehend erfolgt unter Bezugnahme auf 20 und 21 eine Beschreibung eines Spannungsüberwachungssystems gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Struktur des Spannungsüberwachungssystems gemäß der neunten Ausführungsform ist mit Ausnahme der nachstehend angeführten Unterschiede im Wesentlichen zu der des Spannungsüberwachungssystems 1 gemäß der ersten Ausführungsform identisch. Dementsprechend wird auf die Erläuterung identischer Teile zwischen den Spannungsüberwachungssystemen gemäß der ersten und neunten Ausführungsform, denen identische Bezugszeichen zugeordnet sind, verzichtet oder diese in der Beschreibung nur vereinfacht dargestellt.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Variation der Ausgangswerte eines TAD-Wandlers 28 aufgrund von Temperaturschwankungen relativ hoch, wenn ein Wert des Eingangsspannungssignals Vin relativ hoch wird. Um die Zuverlässigkeit einer spezifischen Referenzspannungseinheit 32 wie der achten Ausführungsform zu bewerten, ist es aus diesem Grund wünschenswert, dass die um einen TAD-Wandler 28 herum vorherrschende Temperatur, die der spezifischen Referenzspannungseinheit 32 entspricht, zuvor unter Verwendung des Referenzspannungswerts Vref3 gemessen wird. Dies ist darin begründet, dass ein Bereich der Variationen zwischen den nicht-linearen Ausgangskennlinienverläufen eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 am Referenzspannungswert Vref3 der am weitesten gefasste bei allen dazwischen befindlichen Bereichen der Variationen an den verbleibenden Referenzspannungen ist (siehe Wert Vb in 4).
Um die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung bei der Bewertung in hohem Maße beizubehalten, wie in der achten Ausführungsform beschrieben, ist es wünschenswert, zu bewirken, dass zumindest eine Referenzeinheit 32, die zum Messen der Temperatur verwendet wird, auf Basis der Summe der an den jeweiligen Zellen anliegenden Spannungen als ihre Leistungszuführspannung arbeitet.
Wie in 2 dargestellt, kann aus diesem Grund, wenn eine jeweilige Referenzspannungseinheit 32 so konfiguriert ist, dass sie auf Basis einer einzelnen Zelle Bij arbeitet, die Zuverlässigkeit der Referenzspannung Vref3, die eine Voraussetzung für die Bewertung der Zuverlässigkeit eines jeweiligen Referenzwertes Vrefi darstellt, ein Problem darstellen.
Um an dieses Problem heranzugehen, wird die Subroutine in Schritt S10 in der nachstehenden Subroutine verändert.
20 ist eine schematische Darstellung von Ausgangskennlinienverläufen eines temperaturabhängigen TAD-Wandlers 28, der 4 entspricht.
Die Variation des Ausgangswerts eines TAD-Wandlers 28 aufgrund von Temperaturschwankungen ist bei einem verhältnismäßig niedrigerem Wert des Eingangsspannungssignals Vin verhältnismäßig gering. Die Variation des Gradienten der Tangente mit dem Ausgangswert des TAD-Wandlers 28 ist unter Bezugnahme auf das Eingangsspannungssignal Vin bei einem verhältnismäßig niedrigerem Wert des Eingangsspannungssignals Vin groß.
Aus diesem Grund ist die Steuerungseinheit 30 programmiert, um:
den Gradienten der Tangente mit dem Ausgangswert eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 unter Bezugnahme auf die jeweiligen Referenzausgangswerte Vc und Vd zur Korrektur der Temperatur, die innerhalb des Bereichs des verhältnismäßig niedrigeren Werts des Eingangsspannungssignals Vin liegen, zu berechnen; und
die Temperatur zu messen, die jeweils um einen TAD-Wandler 28 herum vorherrscht, basierend auf den berechneten Gradienten für einen entsprechenden TAD-Wandler 28.
Dadurch kann die Zuverlässigkeit beim Messens der Temperatur, die um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 herum vorherrscht, in hohem Maße beibehalten werden.
Anschließend erfolgt unter Bezugnahme auf 21 eine eingehende Beschreibung der Betriebsabläufe, die durch die Steuerungseinheit 30 in der Subroutine von Schritt S10 gemäß der neunten Ausführungsform ausgeführt werden sollen.
In der Subroutine von Schritt S10 steuert die Steuerungseinheit 30 eine jeweilige der Referenzspannungseinheiten 32 und einen jeweiligen der Selektoren 24, um dadurch an einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 eine der Referenzspannungen Vref1 bis Vrefm anzulegen, die zur Temperaturmessung in Schritt S80 bestimmt werden.
In der neunten Ausführungsform wird beispielsweise davon ausgegangen, dass:
die Referenzspannungswerte Vref1 und Verf2 innerhalb des verhältnismäßig niedrigeren Wertebereichs des Eingangsspannungssignals Vin liegen (siehe die Werte Vc und Vd in 20).
Dieser Annahme entsprechend wählt die Steuerungseinheit 30 als eine für die Temperaturmessung bestimmte Spannung den Referenzspannungswert Vref1 von allen Referenzspannungswerten Vref1 bis Vrefm aus und legt diesen in Schritt S80 an einen jeweiligen TAD-Wandler 30 an.
Anschließend erhält bei Schritt S82 die Steuerungseinheit 30 einen ersten Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28.
Anschließend wählt die Steuerungseinheit 30 als eine weitere für die Temperaturmessung bestimmte Spannung den Referenzspannungswert Vref2 von allen Referenzspannungswerten Vref1 bis Vrefm aus und legt diesen in Schritt S84 an einen jeweiligen TAD-Wandler 30 an.
Anschließend erhält die Steuerungseinheit 30 in Schritt S86 einen zweiten Ausgangswert der digitalen Daten D von einem jeweiligen TAD-Wandler 28.
In Schritt S88 berechnet die Steuerungseinheit 30, als den Gradienten Δ, das Verhältnis der Veränderung vom ersten Ausgangswert zum zweiten Ausgangswert gegenüber der Veränderung „Vref2 – Vref1” vom Referenzspannungswert Vref2 zum Referenzspannungswert Vref1.
Anschließend bestimmt die Steuerungseinheit 30 in Schritt S90 die um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 vorherrschende Temperatur basierend auf dem erhaltenen Gradienten Δ und einem entsprechenden der Kennfelder M5.
Jedes der Kennfelder M5 stellt eine Beziehung zwischen einer Variable des Gradienten Δ eines entsprechenden der TAD-Wandler 28 und einer Variable der um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur dar. Die Kennfelder M5 für die jeweiligen TAD-Wandler 28 können als Datentabellen ausgeführt sein und beispielsweise im ROM oder RAM der Steuerungseinheit 30 gespeichert werden oder als Programme ausgeführt sein und in das Spannungsüberwachungsprogramm eingebettet werden.
Die Kennfelder M5 sind beispielsweise anhand vieler Tests und/oder Simulationen unter Verwendung des Spannungsüberwachungssystems 1 ermittelt worden.
Insbesondere in Schritt S90 nimmt die Steuerungseinheit 30 basierend auf dem berechneten Gradienten Δ eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 auf ein entsprechendes der Kennfelder M5 Bezug, um dadurch einen Wert der Temperatur zu bestimmen, die um einen entsprechenden TAD-Wandler 28 herum vorherrscht, der dem erhaltenen Gradienten Δ in dem entsprechenden der Kennfelder M5 zugeordnet ist. Nach Beendung des Betriebsablaufs in Schritt S90 kehrt die Steuerungseinheit 30 wieder zum Startpunkt der Subroutine von Schritt S12 in der Spannungsmessroutine zurück.
Die weiteren Betriebsabläufe des Spannungsüberwachungssystems sind im Wesentlichen mit denen des Spannungsüberwachungssystems 1 identisch.
Wie vorstehend beschrieben, ist das Spannungsüberwachungssystem gemäß der neunten Ausführungsform so konfiguriert, dass es einen Wert der um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur basierend auf dem berechneten Gradienten Δ eines entsprechenden TAD-Wandlers 28 bestimmen kann.
Durch diese Konfiguration wird neben dem ersten, zweiten und vierten Effekt ein vierzehnter Effekt erreicht, bei dem die um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 vorherrschende Temperatur mit hoher Genauigkeit gemessen wird, während die Referenzspannungswerte in dem Eingangsspannungssignal Vin, das an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 angelegt werden soll, auf innerhalb eines verhältnismäßig niedrigeren Spannungsbereichs begrenzt werden.
Die vorstehenden Ausführungsformen können wie nachstehend erläutert modifiziert werden.
In der ersten bis achten Ausführungsform wird der einzelne Referenzspannungswert Vref3 als eine Spannung ausgewählt, die zur Temperaturmessung spezifiziert wird, doch die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Insbesondere kann die Steuerung 30 so programmiert sein, dass sie:
eine Mehrzahl von Ausgangswerten eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 erhält, nachdem eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten in denselben eingegeben worden ist;
eine Mehrzahl von Werten der um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur basierend auf der Mehrzahl von Ausgangswerten eines entsprechenden TAD-Wandlers und einem entsprechenden der Kennfelder M1 bestimmt; und
als einen endgültigen Wert der um einen jeweiligen TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur einen Durchschnittswert von der Mehrzahl der Werte der um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur berechnet.
Ein oder einige Spannungswerte mit Ausnahme der Mehrzahl der Referenzspannungswerte können in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 als eine oder mehrere Spannungen eingegeben werden, die für die Temperaturmessung spezifiziert sind.
Die Beziehung zwischen der Variable des Ausgangs der digitalen Daten D von einem jeweiligen Wandler 28, nachdem zumindest eine Spannung, die für die Temperaturmessung spezifiziert ist, in denselben eingegeben worden ist, und der Variable der um einen entsprechenden der TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur kann als Information in einer Form mit Ausnahme des Kennfeldformats dargestellt werden, beispielsweise in Form von relationalen Ausdrücken.
Die Beziehung zwischen der Variable des Gradienten Δ eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 und der Variable der um den entsprechenden der TAD-Wandler 28 herum vorherrschenden Temperatur kann als Information in einer Form mit Ausnahme des Kennfeldformats dargestellt werden, beispielsweise in Form von relationalen Ausdrücken.
In einer jeweiligen der ersten, zweiten und achten Ausführungsform wird der Berechnungskoeffizient K für die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung basierend auf dem bestimmten Wert der Variation eines jeweiligen der Widerstandswerte R1 und R2 des ersten und zweiten Widerstands 20 und 22 für einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 berechnet, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann ein Widerstandswert von jeweils dem ersten und zweiten Widerstand 20 und 22 für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 abhängig von der um einen entsprechenden TAD-Wandler 28 vorherrschenden gemessenen Temperatur berechnet werden. Die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende Spannung kann basierend auf dem berechneten Widerstandswert eines jeweiligen der ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 berechnet werden.
In der dritten Ausführungsform (siehe 13) wird der Verstärker 48 verwendet, um als eine Leistungszuführquelle für eine Spannungsreferenzeinheit 32 zu denen, die so konfiguriert ist, dass sie die an der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anliegende Spannung misst, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann der Verstärker 48 so angeordnet sein, dass er als eine Leistungszuführquelle für eine jeweilige der individuellen Spannungsreferenzeinheiten 32 dient, die so konfiguriert sind, dass sie die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung messen.
In der vierten Ausführungsform (siehe 14) wird die Pegelverschiebungsschaltung 50 verwendet, um einen Ausgangswert der Referenzspannungseinheit 32 für eine Zelle mit Ausnahme der Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential an den Eingangsanschluss des TAD-Wandlers 28 für die Zelle B11 mit dem höchsten Spannungspotential anzulegen, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann die Pegelverschiebungsschaltung 50 verwendet werden, um einen Referenzspannungswert Vrefi an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 zum Messen der Spannung anzulegen, die an einer jeweiligen der beiden Zellen Bi1 und Bi2 in allen Zellen Bi1 bis Bi4, die einen jeweiligen Block bilden, anliegt. Die Pegelverschiebungsschaltung 50 kann verwendet werden, um einen Referenzspannungswert Vrefi an einen jeweiligen TAD-Wandler 28 zum Messen der Spannung anzulegen, die an einer jeweiligen der Zellen mit Ausnahme der beiden an der Seite mit der niedrigsten Spannung befindlichen Zellen Bn1 und Bn2 in allen Zellen Bn1 und Bn4 anliegt.
In der fünften Ausführungsform (siehe 15) ist der Referenz-TAD-Wandler 28r zum Erzeugen eines sich annähernden Kennlinienverlaufs für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 von einer jeweiligen Überwachungseinheit Ui in eine jeweilige Überwachungseinheit Ui eingebaut, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere wenn alle TAD-Wandler 28 zum Überwachen der entsprechenden Zellen Bij der Batteriepackung 10 eng nebeneinander angeordnet sind, um dadurch die Variation der Ausgangswerte eines TAD-Wandlers 28 aufgrund von Temperaturschwankungen auf einen unerheblichen Betrag zu reduzieren, kann ein einzelner Refe renz-TAD-Wandler 28r zum Erzeugen eines sich annähernden Kennlinienverlaufs für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 der Batteriepackung 10 in die Batteriepackung 10 eingebaut werden.
In der fünften Ausführungsform (siehe 15) ist der TAD-Wandler 28 für eine jeweilige Zelle Bij bereitgestellt und so konfiguriert, dass er die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Batteriespannung erfassen kann, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann ein einzelner TAD-Wandler 28 für eine jeweilige aus drei benachbarten Zellen B1, B2 und B3 bestehende Gruppe bereitgestellt und so konfiguriert sein, dass er die an den jeweiligen Zellen Bj1, B2 und B3 anliegende Spannung erfasst.
In dieser Modifizierung kann die Referenzspannungseinheit 32 für den Referenz-TAD-Wandler 28r so konfiguriert sein, dass sie den Referenzspannungswert, der an den Referenz-TAD-Wandler 28r angelegt werden soll, basierend auf der Summe der an den jeweiligen Zellen B1 bis B3 anliegende Spannung als die Leistungszuführspannung des Referenz-TAD-Wandlers 28r zuverlässig erzeugt. Die Summe der an den jeweiligen Zellen B1 bis B3 anliegenden Spannungen ist höher als die an der Zelle B1 mit dem höchsten Spannungspotential anliegenden Spannung.
Dadurch kann eine Mehrzahl von Referenzspannungen passend erzeugt werden.
In der sechsten Ausführungsform (siehe 16) oder der siebten Ausführungsform (siehe 17) funktioniert der Multiplexer 70, um eine beliebige von der Gesamtheit der an den jeweiligen Zellen Bij anliegenden Spannungen auszuwählen, um eine ausgewählte Spannung an den Kondensator 72 anzulegen, doch die vorliegende Erfindung ist nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann eine Mehrzahl von Kondensatoren in einer jeweiligen Überwachungseinheit Ui bereitgestellt sein, und eine jeweilige Zelle Bij kann einem Teil von der Mehrzahl der Kondensatoren zugeordnet sein, um die Geschwindigkeit zum Messen der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung zu verbessern.
In dieser Modifizierung ist es wünschenswert, eine Referenzspannungseinheit für einen jeweiligen TAD-Wandler bereitzustellen, in den eine aufgeladene Spannung eines entsprechenden Teils von der Mehrzahl der Kondensatoren eingegeben wird.
In einer jeweiligen der zweiten bis achten Ausführungsform kann das Verfahren zum Messen der um einen jeweiligen der TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur gemäß der neunten Ausführungsform verwendet werden
In der ersten Ausführungsform wird die Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen Spannungsfolgers 26 nicht berücksichtigt, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Wenn in der ersten Ausführungsform der geteilte Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung durch die entsprechenden ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 mit einer beliebigen der Referenzspannungen Vref1 bis Vrefm übereinstimmt, kann auch die Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 kompensiert werden.
Wenn der geteilte Wert der an einer Zelle Bij anliegenden Spannung durch die entsprechenden ersten und zweiten Widerstände 20 und 22 sich von einer beliebigen der Referenzspannungen Vref1 bis Vrefm unterscheidet, kann die Temperaturabhängigkeit von einem entsprechenden Spannungsfolger 26 einen Fehler in einer Ausgangsspannung eines entsprechenden TAD-Wandlers 28 bewirken. Dieser Fehler wird durch die Temperaturabhängigkeit des entsprechenden Spannungswandlers 26 bewirkt.
Somit kann die Steuerungseinheit 30:
basierend auf der gemessenen Temperatur eine Ist-Spannung berechnen, die von einem jeweiligen Spannungsfolger 26 ausgegeben wird, nachdem ein jeweiliger der Referenzspannungswerte Vref1 bis Vrefm an einen entsprechenden TAD-Wandler 28 angelegt worden ist; und
einen sich annähernden Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf den berechneten Ist-Ausgangsspannungen eines entsprechenden Spannungsfolgers 26 für jeweilige Referenzspannungen Vref1 bis Vrefm berechnen.
In dieser Modifizierung ist es zu bevorzugen, dass beim Messen einer jeweiligen Zelle Bij die Steuerungseinheit 30:
die Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen der Spannungsfolger 26 in dem berechneten digitalen Wert der an einer jeweiligen Zelle Bij anliegenden Spannung im Vorgang (b) kompensiert; und
nach der Kompensation den Betriebsablauf in Schritt S66 basierend auf dem kompensierten berechneten digitalen Wert der an einer jeweiligen Zelle ij anliegenden Spannung im Vorgang (b) ausfährt.
In der ersten bis achten Ausführungsform kann die Temperaturabhängigkeit eines jeweiligen der Schaltelemente, die die Selektoren 24 und 44 und/oder den Multiplexer 70 und/oder die der Einrichtung, die in der Steuerungseinheit 30 zum Erzeugen des Taktsignals CLK eingebaut ist, beinhalten, nicht berücksichtigt werden, doch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Insbesondere kann die Steuerungseinheit 30 eine Temperaturkompensation der jeweiligen elektronischen Elemente ausführen, die verwendet werden, um die an einer jeweiligen Zelle Bij anliegende und von einer Temperatur abhängige Spannung zu messen, wie in einer jeweiligen der ersten bis neunten Ausführungsform beschrieben ist.
Informationen, die die Beziehung zwischen der Variation des Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 und der um denselben vorherrschenden Temperatur anzeigen, sind nicht auf den Gradienten der Tangente mit dem Ausgangswert eines je weiligen TAD-Wandlers 28 unter Bezugnahem auf das Eingangsspannungssignal Vin beschränkt. Als Information, die die Beziehung zwischen der Variation des Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 und der um denselben vorherrschenden Temperatur anzeigen, kann beispielsweise ein Differential zweiter Ordnung des Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 herangezogen werden.
Eine Einrichtung zum Umwandeln eines Eingangsspannungssignals in digitale Daten ist nicht auf die Struktur eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 beschränkt. Der Ringoszillator 28a kann beispielsweise durch ein einzelnes NAND-Gatter ersetzt werden.
In einer jeweiligen der ersten bis neunten Ausführungsform ist ein jeweiliger TAD 28 so ausgeführt, dass er die an einer entsprechenden Zelle Bij anliegende Spannung misst, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Insbesondere kann der TAD 28 so ausgeführt sein, dass er die an einer jeweiligen Zelle Bij oder an einem jeweiligen Batteriemodul anliegende Spannung misst, oder die an der Niederspannungsbatterie 16 anliegende Spannung misst.
In den vorstehend angeführten Ausführungsformen ist das Spannungsüberwachungssystem 1 so ausgeführt, dass es einen sich annähernden Kennlinienverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 zyklisch erzeugt und aktualisiert, um die Temperaturabhängigkeit eines entsprechenden TAD-Wandlers 28 zu reflektieren, doch ist die vorliegende Erfindung nicht ausschließlich darauf beschränkt.
Im Speziellen kann beispielsweise vor einer Installation in eine jeweilige Überwachungseinheit Ui oder vor dem Versand der entsprechenden Spannungsüberwachungseinheit 1 und 1A bis 1G eine Mehrzahl von sich annähernden Kennlinienverläufen für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 an jeweiligen repräsentativen Temperaturwerten beispielsweise in der Steuerungseinheit 30 gespeichert werden. Die Mehrzahl der sich annähernden Kennlinienverläufe für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 an den jeweiligen repräsentativen Temperaturwerten sind erzeugt worden durch:
Messen eines Ausgangswerts eines jeweiligen TAD-Wandlers 28, nachdem in denselben das Eingangsspannungssignal eingegeben worden ist.
Jedes Mal, wenn die Steuerungseinheit 30 einen Wert der um einen jeweiligen TAD-Wandler 30 vorherrschenden Temperatur misst, kann die Steuerungseinheit 30 einen beliebigen von der Mehrzahl der sich annähernden Kennlinienverläufe für einen entsprechenden TAD-Wandler 28 basierend auf dem gemessenen Wert der um den entsprechenden TAD-Wandler 28 vorherrschenden Temperatur auswählen.
In einer jeweiligen der ersten bis neunten Ausführungsformen wird unter Verwendung einer algebraischen Operation das Verfahren zum Berechnen von Werten von unspezifizierten Koeffizientenparametern angewendet, die in einem kubischen Funktionsverlauf für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 enthalten sind. Das Verfahren basiert auf: einer voreingestellten Soll-Anzahl von Referenzspannungswerten, die in einen jeweiligen TAD-Wandler 28 eingegeben werden; und den Ist-Ausgangswerten der digitalen Daten D aus der entsprechenden Soll-Anzahl der Referenzspannungswerte.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Insbesondere kann ein alternatives Verfahren anstelle des vorstehend angeführten Verfahrens verwendet werden.
Das alternative Verfahren beinhaltet:
Berechnen, unter Verwendung einer multivariablen Analyse, von Werten der nicht spezifizierten Koeffizientenparameter, die in einem kubischen Funktionsverlauf enthalten sein sollen, für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 basierend auf: einer großen Anzahl von Referenzspannungswerten in Bezug auf einen jeweiligen TAD-Wandler 28 und die Ist-Ausgangswerte der digitalen Daten D.
Die große Anzahl der Referenzspannungswerte für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 ist größer als die Soll-Anzahl der Referenzspannungswerte für einen jeweiligen TAD-Wandler 28.
Als die sich annähernden Kennlinienverläufe können verschiedene Arten von Funktionskurven verwendet werden. Anstelle des Erzeugens der sich annähernden Kennlinienverläufe für einen jeweiligen TAD-Wandler 28 kann ein Erzeugen von Informationen, wie z. B. einem Kennfeld, angewendet werden, das die Beziehung zwischen der Variable der Ausgangsspannung eines jeweiligen TAD-Wandlers 28 und der des Eingangsspannungssignals darstellt, das in denselben eingegeben worden ist.
Wenn bei dieser Modifizierung die Werte der Variable des Eingangsspannungssignals, die tatsächlich in einen TAD-Wandler 28 eingegeben werden, sich von den Eingangswerten der Variable für die Informationen (das Kennfeld) unterscheiden, kann ein Interpolationsverfahren angewendet werden. Dieses Interpolationsverfahren interpoliert zwischen den Ist-Ausgangswerten des TAD-Wandlers 28, die den Werten der Eingangsvariable für die Informationen (das Kennfeld) entsprechen, um dadurch die Zwischenausgangswerte des TAD-Wandler 28 zu berechnen, die den Ist-Eingangswerten des Eingangsspannungssignals entsprechen.
In einer jeweiligen der ersten bis neunten Ausführungsform können die Temperaturinformationen, die durch einen jeweiligen TAD-Wandler 28 gemessen werden, für verschieden Zwecke, ausgenommen zum Erfassen (Überwachen) von Spannungen, genutzt werden.
In den vorstehend erwähnten Ausführungsformen werden die TAD-Wandler 28 auf die Spannungsüberwachungssysteme angewendet, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendungen beschränkt. Im Speziellen kann ein TAD-Wandler 28 auf eine Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung angewendet werden, um:
ein Ausgangsspannungssignal von zumindest einem der beispielsweise in einem Fahrzeugsteuerungssystem installierten Sensoren zu empfangen; und
das empfangene Ausgangsspannungssignals als das Eingangsspannungssignal Vin in digitale Daten durch den TAD-Wandler 28 umzuwandeln.
Bei dieser Anwendung kann das Ausgangsspannungssignal aus dem zumindest einen der Sensoren ursprünglich eine nichtlineare Kennlinie in Bezug auf die physikalischen Größen aufweisen, die durch den zumindest einen der Sensoren erfasst werden.
In diesem Fall wird bevorzugt, einen sich annähernden Kennlinienverlauf des Ausgangskennlinienverlaufs des TAD-Wandlers 28 basierend auf einer Mehrzahl der Referenzspannungswerte des Eingangsspannungssignals zu erzeugen. Ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte entspricht einer der physikalischen Größen, die durch den zumindest einen der Sensoren erfasst werden. Der sich annähernde Kennlinienverlauf stellt die Beziehung zwischen den Ausgangswerten des TAD-Wandlers 28 und den physikalischen Größen dar, die durch den zumindest einen der Sensoren erfasst werden.
Obgleich das im Vorangegangenen beschriebene derzeit als die Ausführungsformen und Modifizierungen der vorliegenden Erfindung betrachtet wird, wird darauf hingewiesen, dass daran verschiedene Modifizierungen, die noch nicht beschrieben worden sind, vorgenommen werden können, und dass damit in den angehängten Ansprüchen alle Modifizierungen abgedeckt sein sollen, die sich im Schutzbereich der Erfindung befinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-025962 [0001]
- US 5396247 [0003]
- JP 05-259907 H [0003]
- US 6891491 [0006]
- JP 2004-274157 [0006]

Claims

Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung, aufweisend: eine Umwandlungseinheit mit einem Eingangsanschluss und einer Eingangs-Ausgangskennlinie, wobei die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie eine Temperaturabhängigkeit aufweist, wobei die Umwandlungseinheit so konfiguriert ist, dass sie einen Vorgang des Umwandelns eines Eingangsspannungssignals durch den Eingangsanschluss in digitale Daten ausführt; eine Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung, die so konfiguriert ist, dass sie eine spezifizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anlegt; eine Temperaturbestimmungseinheit, die Informationen aufweist, die eine Beziehung zwischen einer Variable eines Ausgangs der Umwandlungseinheit und einer Variable einer um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangskennlinie der Umwandlungseinheit darstellen, wobei die Temperaturbestimmungseinheit so konfiguriert ist, dass sie, wenn die spezifizierte Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit angelegt wird, einen Wert der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur basierend auf den Informationen und der spezifizierten Spannung bestimmt; und eine Reduziereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns des Eingangsspannungssignals in die digitalen Daten basierend auf dem bestimmten Wert der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur reduziert.
Analog-Digital-Wandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei: die Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung eine Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie, als die spezifizierte Spannung, eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anlegt, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheidet, wobei die Informationen die Beziehung darstellen zwischen: einem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit, nachdem ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte in die Umwandlungseinheit eingegeben worden ist; und der Variable der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangskennlinie der Umwandlungseinheit, und wobei die Reduziereinheit so konfiguriert ist, dass sie die Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns des Eingangsspannungssignals in die digitalen Daten basierend auf dem bestimmten Wert der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur reduziert, wobei die Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns des Eingangsspannungssignals in die digitalen Daten eine Temperaturabhängigkeit der Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung beinhaltet.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingangsspannungssignal auf einer an einer Batterie anliegenden Spannung basiert, und die Umwandlungseinheit so konfiguriert ist, dass sie die an der Batterie anliegende Spannung basierend auf den durch dieselbe umgewandelten digitalen Daten misst.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner aufweisend eine Widerstandsschaltung, die einen Widerstand aufweist und so konfiguriert ist, dass sie die an der Batterie anliegende Spannung teilt, um dadurch einen geteilten Wert der an derselben anliegenden Spannung zu erzeugen, wobei das Eingangsspannungssignal auf dem geteilten Wert der an der Batterie anliegenden Spannung basiert, der durch die Widerstandsschaltung erzeugt wird; und wobei die Reduziereinheit so konfiguriert ist, dass sie die Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns des Eingangsspannungssignals in die digitalen Daten basierend auf dem bestimmten Wert der um die Umwandlungseinheit herum vorherrschenden Temperatur reduziert, wobei die Temperaturabhängigkeit des Vorgangs des Umwandelns des Eingangsspannungssignals in die digitalen Daten eine Temperaturabhängigkeit der gemessenen Spannung der Batterie aufgrund der Temperaturschwankungen des Widerstands der Widerstandsschaltung umfasst.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Batterie aus einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen besteht, wobei die Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen eine Batteriepackung bildet, und das Eingangsspannungssignal auf der zumindest an einer der Batteriezellen anliegenden Spannung basiert.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei: die Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung eine Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung aufweist, die konfiguriert ist, um: eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten basierend auf zumindest zwei benachbarten Batteriezellen in der Mehrzahl von den in Reihe geschalteten Batteriezellen zu erzeugen, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheiden; und als die spezifizierte Spannung, die Mehrzahl der Referenzspannungswerte an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anzulegen, wobei die Informationen die Beziehung darstellen zwischen: einem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit, nachdem ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte in die Umwandlungseinheit eingegeben worden ist; und der Variable der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner aufweisend eine Widerstandschaltung, die einen Widerstand aufweist und die so konfiguriert ist, dass sie die an einer von der Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung teilt, um dadurch einen geteilten Wert der daran anliegenden Spannung zu erzeugen, wobei die an der einen von der Mehrzahl der Batteriezellen anliegende Spannung das höchste Spannungspotential von allen von der Mehrzahl der Batteriezellen aufweist, wobei die Umwandlungseinheit für die Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen gemeinsam verwendet wird und so konfiguriert ist, dass sie die an einer jeweiligen von der Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung misst und der geteilte Wert der an der einen von der Mehrzahl der Bat teriezellen anliegenden Spannung an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit angelegt wird.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, die ferner einen Verstärker aufweist, der so konfiguriert ist, dass er die an einer von der Mehrzahl der Batteriezellen anliegende Spannung verstärkt, wobei die eine von der Mehrzahl der Batteriezellen das höchste Spannungspotential von allen von der Mehrzahl der Batteriezellen aufweist, wobei die Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung eine erste Referenzspannungs-Anlegeeinrichtung und eine zweite Referenzspannungs-Anlegeeinrichtung beinhaltet, wobei die erste Referenzspannungs-Anlegeeinrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Mehrzahl der Referenzspannungswerte basierend auf der verstärkten Spannung durch den Verstärker erzeugt, und die zweite Referenzspannungs-Anlegeeinrichtung so konfiguriert ist, dass die Mehrzahl der Referenzspannungswerte für eine andere von der Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen basierend auf den zumindest zwei benachbarten Batteriezellen von der Mehrzahl von den in Reihe geschalteten Batteriezellen erzeugt, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheidet.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 6, ferner aufweisend eine Pegelverschiebungsschaltung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Pegel von einem von der Mehrzahl von Referenzspannungswerten auf einen anderen Pegel verschiebt, wobei die Umwandlungseinheit einen ersten Wandler und einen zweiten Wandler beinhaltet, wobei der erste Wandler so konfiguriert ist, dass er, als das Eingangsspannungssignal, den verschobenen von der Mehrzahl von Referenzspannungswerten in die digitalen Daten umwandelt, und die an einer von den in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung basierend auf den digitalen Daten misst, die durch denselben umgewandelt worden sind, wobei die eine von den in Reihe geschalteten Batteriezellen das höchste Spannungspotential von allen Batteriezellen aufweist, der zweite Wandler so konfiguriert ist, dass er, als das Eingangsspannungssignal, die an einer anderen der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung umwandelt und die an einer anderen der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung basierend auf den digitalen Daten misst, die durch denselben umgewandelt worden sind.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Umwandlungseinheit eine Mehrzahl von Wandlern und einen spezifischen Wandler beinhaltet, wobei die jeweiligen Umwandlungseinheiten so konfiguriert sind, dass sie, als das Eingangsspannungssignal, die an einer entsprechenden der Batteriezellen anliegende Spannung umwandeln, wobei die Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung ein Einheit zum Anlagen einer Referenzspannung aufweist, die so konfiguriert ist, dass: sie eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten erzeugt, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheidet; und als die spezifizierte Spannung die Mehrzahl von den Referenzspannungswerten an den Eingangsanschluss des spezifischen Wandlers anlegt, und die Informationen die Beziehung darstellen zwischen: einem Wert der Variable des Ausgangs des spezifischen Wandlers, nachdem ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte in den spezifischen Wandler eingegeben worden ist; und der Variable der um den spezifischen Wandler vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangskennlinie des spezifischen Wandlers.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, ferner aufweisend: einen Kondensator, eine Auswähleinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die an einer beliebigen von der Mehrzahl der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung auswählt und die ausgewählte Spannung an den Kondensator anlegt, so dass der Kondensator aufgeladen wird; und eine Anlegeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die an dem Kondensator anliegende aufgeladene Spannung in schaltender Weise an die Umwandlungseinheit anlegt, um dadurch der Umwandlungseinheit zu ermöglichen, die an einer beliebigen der in Reihe geschalteten Batteriezellen anliegende Spannung zu messen.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung eine Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie eine Mehrzahl von Referenzspannungswerten erzeugt, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheidet; und als die spezifizierte Spannung die Mehrzahl der Referenzspannungswerte an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anlegt, und wobei die Informationen die Beziehung darstellen zwischen. einem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit, nachdem ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte in die Umwandlungseinheit eingegeben worden ist; und der Variable der um die Umwandlungseinheit vorherrschende Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit, ferner aufweisend: eine Zuverlässigkeitsbewertungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Zuverlässigkeit von einem jeweiligen von der Mehrzahl von Referenzspannungswerten bewertet basierend auf: dem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit, nachdem ein jeweiliger von der Mehrzahl der Referenzspannungswerte in die Umwandlungseinheit eingegeben worden ist; und dem bestimmten Wert der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Informationen die Beziehung darstellen zwischen: einem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit, nachdem die spezifizierte Spannung in die Umwandlungseinheit als das Eingangsspannungssignal eingegeben worden ist; und der Variable der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einheit zum Anlegen einer spezifizierten Spannung eine Einheit zum Anlegen einer Referenzspannung aufweist, die so konfiguriert ist, dass sie, als die spezifizierte Spannung, eine Mehrzahl der Referenzspannungswerte an den Eingangsanschluss der Umwandlungseinheit anlegt, wobei die Mehrzahl der Referenzspannungswerte sich voneinander unterscheidet, und wobei die Informationen die Beziehung darstellen zwischen: einem Wert der Variable des Ausgangs der Umwandlungseinheit innerhalb eines Spannungsbereichs, der durch die Mehrzahl der Referenzspannungswerte definiert ist; und der Variable der um die Umwandlungseinheit vorherrschenden Temperatur gemäß der Temperaturabhängigkeit der Eingangs-Ausgangs-Kennlinie der Umwandlungseinheit.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umwandlungseinheit einen Ringoszillator aufweist, der auf Basis des Eingangsspannungssignals als seine Leistungszuführquelle betrieben wird.
Analog-Digital-Umwandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Umwandlungseinheit eine Mehrzahl von Invertern aufweist, die jeweils auf Basis des Eingangsspannungssignals als eine Leistungszuführspannung derselben betrieben werden, wobei die Umwandlungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das Eingangsspannungssignal in die digitalen Daten umwandelt, indem sie sich die Tatsache zunutze macht, dass eine Signalverzögerungszeit eines jeweiligen der Inverter, nachdem ein Signal durch die Mehrzahl der Inverter übertragen worden ist, von dem Eingangsspannungssignal abhängt.