[发明专利]使用飞电容的测量串联电池电压的系统及方法

说明书

相关申请的交叉引用

[0001]本申请要求提交于2006年10月6日的美国的临时申请第60/828,464号、提交于2006年10月6日的美国的临时申请第60/828,457号、提交于2006年10月6日的美国的临时申请号60/828,471号的权益，其全部内容通过引用包含于此。

技术领域

[0002]本发明的主题涉及用于确定串联连接的多个电池(cell)中每个电池的电压的系统和方法。

背景技术

[0003]电动车辆和混合电动车辆通常利用许多电池(如电池组(battery))以向电动车辆和其他电气设备提供动力。这些电池通常串联连接在一起，如本领域技术人员所周知的那样，以提供更高的电压。

[0004]由于电池个体之间的差异，这种串联连接的电池需要定期配平，即电荷均衡化，以保持稳定的电压，防止提前失效。在电池配平中的困难之一是，确定哪个或哪些电池可能需要单独充电或更换。因此，有必要提供一种系统以确定每个电池的电压。

[0005]已经开发了大量的系统和技术，以解决这一必要性。授予贝克-欧文(Becker-Irvin)的美国专利第5,914,606号(以下记为′606专利)中公开了一个这样的系统。该′606专利所公开的系统教导了每个单个的电池通过一组开关被直接连接到放大器。在放大器上还连接了控制器以测量被选择的电池的电压。但是，该′606专利的系统在电池与控制器之间没有提供任何的隔离，从而造成电压波动，特别是当这些电池在使用中时。此外，该′606专利的系统需要高精密电阻分压器，以将电压分压并降低到用于测量的可接受的水平。

[0006]其他系统利用电池与放大器之间的一个或多个电容，从而可以测量更加稳定和准确的电压。例如，授予岛本(Shimamoto)以及其他人的美国专利第6,362,627(以下记为′627专利)公开了一种系统，其中包括接到不同的电池的多个电池开关、连接到电池开关的电容、和连接到电容的放大器。′627专利使用二次极性校正，这会增加测量误差。

[0007]属于矢崎总业株式会社(Yazaki Corporation)的日本专利公开第2003240806号(以下记为′806公开)公开了一种系统，用于测量串联连接的多个电池中的单个电池的电压。该系统包括与多个电池电连接的多个电池开关，其中在每个电池的每一侧连接一个开关。第一总线被电连接到电池开关的每隔一个的第二侧，第二总线被电连接到每个未与第一总线连接的电池开关的第二侧。在总线之间连接有电容。四个总线开关被电连接到电容和总线：一对总线开关允许电容的任一侧与放大器之间的连接，而另一对总线开关允许电容的任一侧与地之间的连接。该′806公开的系统可以不采用使用MOSFET型晶体管作为开关的实现，因为必须从系统抽取一些电流，以使MOSFET开启。

[0008]尽管在现有技术中存在上述的以及其他方面的各种系统，但仍然有机会提供一种具有改善的精度、更高的测量速度、和更低的实施成本的用于测量串联连接的电池的电压的系统。

发明内容

[0009]本发明提供了一种测量串联连接的多个电池中单个电池的电压的系统。该系统包括用于储存至少一个电池的电荷的电容。电容包括一对端子。至少一个开关与电容电连接，用以将电池中的至少一个选择性地连接到电容。该系统还包括用于放大存储在电容中的电荷的放大器。该放大器包括与电容的端子电连接的一对输入、和输出。模拟-数字转换器(ADC)能够被电连接到放大器的输出，用以把由放大器所提供的放大了的模拟电压转换为数字电压数据。该系统还包括至少一个精密电压参考(PVR)装置，用于提供已知的参考电压。

[0010]本发明还提供了一种测量串联连接的多个电池中单个电池的电压的方法。该方法包括将电池中的一个电连接至电容并将电容充电预定的充电时间的步骤。响应于预定的充电时间的经过来测量电容的电压以产生充电电压读数。该方法还包括将电容放电预定的放电时间的步骤。然后响应于预定的放电时间的经过来测量电容的电压，以产生放电电压读数。然后将放电电压读数与预定的电压电平进行比较。该方法还包括如果电容的放电电压读数大于预定的电压电平则发出故障信号。