[发明专利]多路传输电压测量设备

说明书

本发明涉及一种多路传输电压测量设备，尤其是用于测量串行连接的N个电压源中每一个电压源电压的多路传输电压测量设备。

电动车辆所用的几百伏的高功率电源是由多个次级电池如镍氢蓄电池形成的，并且是彼此串行地连接在一起。为了充电与放电控制的目的，每一个串行连接的电池的容量应被进行监视。

特别地，由240个串行连接的电池形成的电池可以产生288伏的电压。在这样的电池中，监视每一个电池是有实际困难的。例如，在日本公开的专利申请8-140204中，对24个模块中的每一个测量其电压，其中每个模块包含10个电池。

在电动车中，高电压系统与车架是绝缘的以便消除危险的环境。而另一方面，由于用于充电/放电控制的处理器使用该车架的电势作为参考电势，因此电池的电压应被绝缘地测量的。

在日本公开的专利申请8-140204的电池中，包括有运算放大器、AD转换器、光耦合器、电源等的绝缘电路单元被提供给每一个模块，这种电池结构是非常复杂的。

作为绝缘测量传感器或类似的电压输出方式，已知有一种惯性(flying)电容器。图3中示出一个多路传输电压测量设备300，在该例子中电压源的数量(N)为5。

串行连接的电压源V1-V5通过电压检测端子T1-T6、由开关S1、S3和S5形成的第一采样开关1和由开关S2、S4、S6形成的第二采样开关连接到一个电容器3。电容器3通过一个由开关4a和4b形成的第三采样开关4连接到一个电压测量电路5。

图4是各个开关S1-S6和4a与4b的打开/关断的时序图，下面参照图4并结合图3描述该多路传输电压测量设备300的操作。

在测量电压源V1-V5的电压前，开关S1-S6和4a与4b都是打开的(断开)。在周期P1期间，首先，开关S1和S2合上(接通)，由此电压源V1的电压被施加给电容器3，并把电荷存储在电容器3中，在保持接通状态一预定时间周期后，开关S1与S2被断开。随后，在自开关S1与S2被断开起一预定的时间之后，第三采样开关4(开关4a与4b)被接通，由此在电容器3中的充电电压，即电压源V1的电压被传送给电压测量电路5。

当然，每个开关的驱动电路与该开关的触点是分开的。第一采样开关1未被合上，同时第三采样开关4被合上，而在第三采样开关4合上时，第二采样开关2不合上。因此，电压源V1的电压被绝缘地测量，即，当测量电压源V1的电压时，电压源V1与电容器3是绝缘的。

在周期P2期间，开关S2和S3和4a与4b被类似地接通和断开，而在周期P3期间，开关S3和S4和4a与4b是类似地接通和断开的。以这种方式，如图4所示，多路传输电压测量设备300是以多路传输方式运行以便测量电压源V1-V5的电压值。

在上述的传统的电压测量设备结构内，当测量完电压源V5之后测量电压源V1时，开关S1和S2是合上的(接通)。但是如果开关S1与S2中的一个出现故障，例如开关S1与S2中的一个在应该合上时却处于打开状态，则电压源V1的电压就不能存储在电容器3中，而且，在测量电压源V5时存储在电容器3中的电荷仍保持在电容器3中。由于测量电压源V1的电压时电容器3的极性与测量电压源V5的电压时的极性相同，电压测量设备300就会错误地读取电压源V5的电压。

因此，当开关S1与S2中的一个出现故障以致不能合上时，先前存储的电荷就会留在电容器3中。因此电压测量设备300就会错误地读取留在电容器3中的电压，并且不能检测到引起错误测量的故障。

按照本发明的一个方面，一种多路传输电压测量设备包括：连接到N个串行连接的电压源的(N+1)个电压检测端子；利用该N个电压源的任意一个的电压值进行充电的电容器；第一采样开关，用于选择地把(N+1)个电压检测端子中的奇数编号的电压检测端子连接到该电容器的第一端子；第二采样开关，用于选择地把(N+1)个电压检测端子中的偶数编号的电压检测端子连接到该电容器的第二端子；用于测量存储在该电容器中的电压值的电压测量电路；用于将电容器的第一端子与第二端子连接到该电压测量电路的第三采样开关；以及极性控制器，用于控制第一与第二采样开关以便当第三采样开关打开时选择N个电压源中的一个。

在本发明的一个实施例中，该极性控制器允许第一采样开关与第二采样开关以逐个方式在这N个电压源进行序列地选择，以便该电容器交替地利用具有相反极性的电压值进行充电。