[发明专利]半导体器件和电压测量装置

说明书

相关申请的交叉引用

通过引用将2012年5月15日提交的申请号为2012-111212的日本专利申请的公开（包括说明书、附图、以及摘要）全部并入在此。

技术领域

本发明涉及一种用于测量多个串联电压电源中的每一个电压电源产生的电压并且收集测量结果的装置，本发明特别适合应用于构成这种装置的半导体器件。

背景技术

目前，不仅汽车制造厂而且许多其它企业和组织也正在开发各种电动车辆，每种电动车辆通过马达驱动而行进。驱动电动车辆的马达需要能够供应几百伏特的车载高电压电源。这种电源是通过由多个串联的电池单元组成的电池系统来实现的，该多个串联的电池单元中的每个电池单元能够产生大约几伏特的电压。这种要在不同的条件下（例如，在行进的车辆中或者在正在被充电时）使用的电池系统要求以高准确度测量多个串联的电池单元中的每个电池单元的电压，以使得能够监视该电池系统的状态（例如，过度充电状态、过度放电状态、和电池电平）。如果电池系统引出异常状态，则可能导致严重的事故发生，诸如，着火或爆炸。因此，为了安全地操作电池系统，有必要发送关于电池系统的状态（诸如，电压测量装置测量的多个电池单元中的每个电池单元的电压）的数据至系统控制装置，以实时核对该数据并且基于该数据适当地控制该电池系统。

如果某人触摸具有高电压的组合电池，那么他或她可能会遭受到电力的严重伤害。因此，有必要使诸如用于电动车辆的组合电池、经由导电线与该组合电池耦合的马达、以及驱动该马达的反相电路之类的零件与车辆的低电压电气系统电隔离，该低电压电气系统包括以与被用作公共的基准电势的车身耦合的状态操作的零件。在包括于电压测量装置中用于分别测量多个电池单元的电压的多个电压测量单元中，用于测量该组合电池的高电势侧的电池单元的电压的那些电压测量单元在电势上比低电势电气系统高出几百伏特。因此，需要使从系统控制装置发送至电压测量装置的控制信号与从电压测量装置传输至系统控制装置并且表示电压测量装置收集的组合电池电压数据的信号电隔离。

在针对电池系统中的数据传输提出的相关配置中，系统控制装置和多个电压测量单元经由配备有用于电绝缘的绝缘元件（诸如，光电耦合器）的通信路径一对一地耦合。

在公开号为平11（1999）-196537的日本未审专利公开中，公开了一种包括多级式串联的多个电池单元的组合电池系统。在该组合电池系统中，多个电池模块中的每个电池模块个体地测量多个电池单元的电压，并且通过总线且经由绝缘元件耦合至用于系统控制的微型计算机。每个电池模块配备有用于个体地测量多个电池单元的电压的电压检测器和耦合至电压检测器的微型计算机。由每个电池模块个体地测量的电池单元的电压通过总线且经由绝缘元件被传输到用于系统控制的微型计算机。该用于系统控制的微型计算机配备有通信端口，该通信端口的数目等于与其耦合的电池模块的数目。电池模块通过总线一对一地与通信端口耦合（如在专利文献中所提及的）。电池模块测量多级式串联的多个电池单元的电压，使得它们在电势上互不相同。位于高电势侧的电池模块在电势上达到几百伏特。另一方面，用于系统控制的微型计算机被布置在低电压侧，该低电压侧的电势接近车身的电势。由此，使用诸如光电耦合器之类的绝缘元件使每个总线电隔离。

在公开号为2003–70179的日本未审专利公开中，公开了一种电池系统，其中，替代使所有的电池模块通过总线（使用绝缘元件使每个总线绝缘）与用于系统控制的微型计算机一对一地耦合，仅仅一些电池模块与用于系统控制的微型计算机一对一地耦合，而其它电池模块在不被绝缘的情况下分别与相邻的电池模块耦合。与相邻的电池模块耦合的那些电池模块在电势上互不相同，但是任何两个相邻的电池模块之间的电势差并不大，使得不涉及绝缘元件地在它们之间传输由电流表示的信息。这样，可以减少使用绝缘元件绝缘的通信路径的数目，以降低成本。在公开号为2003–70179的日本未审专利公开中提及的具有绝缘元件的通信路径（尽管不被称为总线）具有与在公开号为平11(1999)-196537的日本未审专利公开中提及的总线的功能类似的功能。