专利名称：电压测量装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种通过使用电压测量电路来检测多个电压测量点的电势的电压测量装置。
背景技术：
传统上，具有串联耦合的多个干电池的组装电池可以具有开关电路，所述开关电路通过使用单个电压测量电路用于所述多个干电池中的每一个的电势测量。也就是说，具有金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的开关电路对电压测量电路和多个干电池中的每一个干电池端子之间的连接进行切换。根据日本专利文献2006-53120 (JP’ 120)和日本专利4，450，817 (JP'817)，为了在即使测量电压高于MOSFET的栅源耐受电压的情形下也实现开关电路的正常操作，所述开关电路被配置成具有串联耦合的两个M0SFET，以具有被弓丨导到耦合在那些MOSFET的栅极和源极之间的电阻器元件的电流，从而导通开关电路。然而，根据JP’ 120和JP’ 817，干电池用作将引导至上述电阻器元件的电流的电源。因此，MOSFET的导通电阻产生压降。此外，在每一个干电池具有滤波器电路时，同样在用于噪声去除的滤波器电路中的电阻器中产生压降。结果，所述压降可能影响电压测量电路的测量结果。
发明内容
考虑到上述和其它问题，本公开提供了一种电压测量装置，所述电压测量装置在不具有由于导通开关电路的电流流动导致的压降的情况下测量电压。在本公开的一个方面，所述电压测量装置具有耦合在每一个电压测量点和电压测量电路之间的开关电路的电流承载部件，并且所述电流承载部件耦合至允许恒定电流在电源侧恒定电流电路和接地侧恒定电流电路之间流动的开路。此外，控制电路通过控制所述电源侧恒定电流电路和所述接地侧恒定电流电路的操作来控制所述开关电路的接通/关断。因此，通过防止旨在流到所述开关电路的所述电流承载部件的电流从电压测量对象流经所述电压测量点，稳定地执行所述电压测量电路的电压测量。换句话说，由于防止了由所述开路的阻抗因数导致的压降，稳定并且精确地执行所述电压测量。根据本公开的电压测量装置，所述开关电路可以包括两个相同沟道类型MOSFET 构成的串联连接以及耦合在所述MOSFET的栅极和源极之间用作电流承载部件的电阻器元件，所述两个相同沟道类型MOSFET具有相对设置又彼此耦合的寄生二极管。在这种配置中，防止所述电流流经所述两个寄生二极管，从而使所述MOSFET的栅极和源极之间的电压差允许所述开关电路的导电。根据本公开的电压测量装置，所述MOSFET是P沟道MOSFET或者N沟道M0SFET。 因此，通过使所述电阻器元件的端子电压降低所述MOSFET的栅极电压至低于源极电压，或者升高栅极电压至高于源极电压来使所述开关电路导电。根据本公开的电压测量装置，分别以共源极连接和共漏极连接方式来配置所述两个MOSFET，从而具有彼此沿相反方向设置的寄生二极管。根据本公开的电压测量装置，所述电压测量对象是组装电池的干电池的端子电压。换句话说，尽管传统技术在所述开关电路的导电期间(即，在所述开关电路的接通时间段期间)消耗当前作为测量对象的所述干电池的电功率，但是本公开的电压测量装置能够在不消耗电功率的情况下执行所述干电池的电压测量。因此，防止了传统技术引起的干电池之间的电压变化。根据本公开的电压测量装置，仅设置一个电压测量电路用于多个电压测量点的所述电压测量。因此，通过接通/关断每一个所述开关电路，测量所述多个电压测量点中的每一个电压测量点的电压。根据本公开的电压测量装置，高电势开关电路可以包括其源极耦合至所述电压测量点并且其漏极耦合至所述电压测量电路的P沟道M0SFET、耦合在所述电压测量点和所述 P沟道MOSFET的栅极之间的电阻器元件、以及具有耦合至所述栅极的恒定电流路径的接地侧恒定电流电路，并且通过所述控制电路控制所述接地侧恒定电流电路来控制所述高电势开关电路的接通/关断。换句话说，对于在所述多个电压测量点中具有最高电势的电压测量点来说，在所述高电势开关电路导电时，防止从所述电压测量电路朝向所述电压测量点反向流动的所述电流的后向流动(backward flow)。因此，可以通过使用一个P沟道MOSFET 来形成所述高电势开关电路。根据本公开的电压测量装置，低电势开关电路可以包括其源极耦合至所述电压测量点并且其漏极耦合至所述电压测量电路的N沟道M0SFET、以及电阻器元件，所述电阻器元件的一端耦合至所述电源侧恒定电流电路的恒定电流路径和所述N沟道MOSFET的栅极二者，并且所述电阻器元件的另一端耦合至所述电压测量点。此外，通过所述控制电路控制所述电源侧恒定电流电路的操作来控制所述低电势开关电路的接通/关断。换句话说，对于电压低于接地电压并且在所述多个电压测量点中具有最低电压的电压测量点来说，在所述低电势开关电路导电时，防止从所述电压测量点朝向所述电压测量电路反向流动的所述电流的后向流动。因此，通过使用一个N沟道MOSFET形成所述低电势开关电路。根据本公开的电压测量装置，所述电源侧恒定电流电路和所述接地侧恒定电流电路可以分别形成为电流镜像电路，并且所述控制电路可以形成为提供用于所述电源侧恒定电流电路和所述接地侧恒定电流电路的操作的恒定电流的电路。在这种配置中，由于在所述控制电路的控制下所述恒定电流的供应使得能够对所述电源侧恒定电流电路和所述接地侧恒定电流电路进行操作，因为镜像电流被引导流至所述电流镜像电路的恒定电流路径，因此所述开关电路的电流承载部件具有流经其的电流。根据本公开的电压测量装置，所述接地侧恒定电流电路可以形成为电流镜像电路，所述控制电路向所述电流镜像电路的控制电流路径提供所述恒定电流。此外，所述电源侧恒定电流电路与所述控制电路协同操作以向所述电流镜像电路的所述镜像电流路径提供所述恒定电流，并且所述电源侧恒定电流电路提供的所述恒定电流的量与所述控制电路提供的所述恒定电流的量相同。在这种配置中，由于所述控制电路和所述电源侧恒定电流电路协同提供用于接地侧上所述电流镜像电路的操作的电流，因此所述开关电路的电流承载部件具有流经其的电流。
通过下面参考附图给出的详细描述，本公开的目的、特征和优点将变得更显而易见，其中图1是本公开的第一实施例中的电压测量装置的示意图；图2是第一实施例中的控制电路的细节；图3是本公开的第二实施例中的电压测量装置的示意图；图4是本公开的第三实施例中的电压测量装置的示意图；图5是本公开的第四实施例中的电压测量装置的示意图；图6是本公开的第四实施例中的控制电路的细节；图7是本公开的第五实施例中的电压测量装置的示意图；图8是本公开的第六实施例中的电压测量装置的示意图；图9是本公开的第七实施例中的电压测量装置的示意图；图10是本公开的第八实施例中的电压测量装置的示意图；图11是本公开的第九实施例中的电压测量装置的示意图；图12是本公开的第十实施例中的电压测量装置的示意图；并且图13是本公开的第十一实施例中的控制电路的细节。
具体实施例方式(第一实施例)参考图1和图2，示出了对测量对象1的电压(即，电势)进行测量的电压测量装置，所述测量对象1可以具有多个部件。测量对象1可以是具有串联耦合的多个电池的组装电池。在该组装电池中，存在分别具有不同电压的多个电压测量点2。每一个电压测量点2利用低通滤波器3耦合至测量端子4。低通滤波器3可以包括电阻器元件3R和电容器 3C。此外，电容器3C可以耦合至适于通过使用测量端子4形成电压测量的基准电压。选择器电路6耦合在电压测量电路5和测量端子4之间，所述测量端子4与多个电压测量点2中的每一个相对应。选择器电路6包括多个开关电路7，其中每一个开关电路 7的一端耦合至相应的测量端子4，并且每一个开关电路7的另一端耦合至电压测量电路5 的公共(即，相同)输入端子。开关电路7可以包括两个P沟道MOSFET 8、9以及可以是电阻器元件10的电流承载部件。电阻器元件10耦合在两个MOSFET 8、9的源极和栅极之间。 两个P沟道MOSFET 8、9分别与寄生二极管8D、9D耦合，其中二极管8D、9D被设置成具有公共的阴极连接，以使得二极管8D、9D彼此方向相反。选择器电路6还包括电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12。电源侧恒定电流电路11耦合至电源，并且接地侧恒定电流电路12耦合至地。在选择器电路6内， 电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12耦合至开关电路7中的每一个。电源侧恒定电流电路11可以由四个P沟道MOSFET形成，其被指定为具有串联连接的(a)P沟道 MOSFET 13a、13b的镜像对和(b) P沟道MOSFET Ha和14b的镜像对的级联型电流镜像电路。P沟道MOSFET 13a和13b中的每一个的栅极耦合至P沟道MOSFET 13a的漏极，并且P 沟道MOSFET 14a和14b中的每一个的栅极耦合至P沟道MOSFET 14a的漏极。接地侧恒定电流电路12可以由作为级联型电流镜像电路的六个N沟道MOSFET形成，所述级联型电流镜像电路具有串联连接的(a)N沟道MOSFET 1 、巧b、15c的镜像对和 (b)N沟道MOSFET 16a、16b、16c的镜像对。N沟道MOSFET 15a、15b、15c中的每一个的栅极耦合至N沟道MOSFET 1 的漏极，并且N沟道MOSFET 16a、16b、16c中的每一个的栅极耦合至N沟道MOSFET 16a的漏极。N沟道MOSFET 16b的漏极耦合至P沟道MOSFET 14a的漏极，并且N沟道MOSFET 16c的漏极耦合至P沟道MOSFET 8、9中的每一个的栅极，并且P沟道MOSFET 14b的漏极耦合至P沟道MOSFET 8、9中的每一个的源极。开关电路7的电阻器元件10耦合至镜像电流路径或者恒定电流路径(图1，开关控制电流路径)，所述镜像电流路径或者恒定电流路径是P沟道MOSFET 14b的漏极和N沟道MOSFET 16c的漏极之间的路径。控制电路17通过向接地侧恒定电流电路12的N沟道MOSFET 16a、15a提供恒定电流Iref来操作接地侧恒定电流电路12和电源侧恒定电流电路11。图2示出了控制电路17的具体配置。控制电路17用作形成为电流供应部分和电流镜像电路18的组合的自偏置型恒定电流电路。控制电路17生成大致等于由所述电流供应部分限定的恒定电流的镜像电流Iref。电流镜像电路18可以由耦合至电源O)的两个P沟道MOSFET 18a、18b形成。 P沟道MOSFET 18a、18b的漏极利用所述电流供应部分耦合至地GND (2)。具体而言，P沟道MOSFET 18a的漏极经过N沟道M0SFET19和电阻器元件20耦合至GND (2)，并且P沟道 MOSFET 18b的漏极经过N沟道MOSFET 21耦合至地GND O)。P沟道MOSFET 18a、18b中的每一个的栅极耦合至P沟道MOSFET 18a的漏极。控制电路17的电流供应部分可以由N沟道MOSFET 19,21和电阻器元件20形成。 其中N沟道MOSFET 19的栅极耦合至P沟道MOSFET 18b的漏极，并且N沟道MOSFET 21的栅极耦合至N沟道MOSFET 19的源极。控制电路17还可以具有耦合至电源⑵的两个P沟道MOSFET 22和23的串联电路。P沟道MOSFET 23的栅极耦合至电流镜像电路18的P沟道MOSFET 18a、18b的栅极。P 沟道MOSFET 23的漏极耦合至N沟道MOSFET 16a (未示出)的漏极，其将镜像电流Iref传送到接地侧恒定电流电路12。通过P沟道MOSFET 22的栅极提供的导通/截止信号来控制电流Iref的供应。下面解释本实施例的效果。在控制电路17中，在提供用于P沟道MOSFET 22的栅极的导通/截止信号为基本上与电源⑵的电平相等的高电平时，不向接地侧恒定电流电路12供应恒定电流Iref，并且停止接地侧恒定电流电路12和电源侧电流镜像电路11 二者的操作。因此，电流不流至开关电路7中的电阻器元件10，并且P沟道MOSFET 8、9截止，从而禁止电流在测量端子4和电压测量电路5之间流动。另一方面，在提供至P沟道MOSFET 22的栅极的导通/截止信号为比电源O)的电平低一大于阈值电压的量的低电平时，向接地侧恒定电流电路12供应恒定电流Iref，并且操作接地侧恒定电流电路12和电源侧恒定电流电路11。因此，恒定电流Iref的镜像电流Ig流经开关电路7的电阻器元件10。在将电阻器元件10的电阻值指定为Rl时，P沟道MOSFET 8、9的栅极电势从源极电势下降量(RlXIg)，并且在电压下降的量超出阈值电压时P沟道MOSFET 8、9导通。通过这种方式，电流经过开关电路7在测量端子4和电压测量电路5之间流动。
而且，在如图1中的虚线所示齐纳二极管M与电阻器元件10并联设置时，可以通过齐纳二极管M的齐纳电压Vz对P沟道MOSFET 8、9的栅源电压进行钳位。然后，参考其自身的基准电势(例如，接地电势)，电压测量电路5测量与通过控制电路17导通的开关电路7相对应的测量端子4的电势。如上面在本实施例中描述的，开关电路7的电阻器元件10耦合至在电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12之间流动的恒定电流(S卩，镜像电流)的开路，所述开关电路7的电阻器元件10耦合至测量对象1的电压测量点2中的每一个和电压测量电路 5。开关电路7的接通/关断由控制电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12 二者的操作的控制电路17来控制。因此，通过防止旨在流至开关电路7中的电阻器元件10的电流从测量对象1流经电压测量点2，稳定地执行电压测量电路5的电压测量。换句话说， 由于防止了通过开路的阻抗因数的压降，所以稳定且精确地执行电压测量。此外，由于开关电路7被配置具有两个P沟道MOSFET 8、9构成的串联电路，所述两个P沟道MOSFET 8、9分别具有两个寄生二极管8D、9D，其中二极管8D、9D被设置成具有公共阴极连接，以使得二极管8D、9D彼此方向相反，并且电阻器元件10耦合在两个MOSFET 8、9的源极和栅极之间，防止了流经寄生二极管8D、9D的电流，并且通过具有由电阻器元件 10中的电流生成的栅极和源极之间的电势差来实现开关电路7的导电。此外，与传统技术不同，用于开关电路7的导电而生成的电流不流经P沟道MOSFET 8、9，导致不存在由于电阻器元件3R和P沟道MOSFET 8、9的导通电阻导致的压降，从而能够进行更稳定和精确的电压测量。此外，由于防止了上述电流的流动并且防止了由这种电流导致的电压测量点2的电功率的消耗，所以防止了由这种电功率消耗导致的多个电压测量点2之间的电压变化。此外，通过每一个开关电路7的接通/关断仅通过一个电压测量电路5来测量多个电压测量点2中的每一个的电势。此外，电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路 12形成为电流镜像电路，并且控制电路17形成为提供恒定电流Iref以操作电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12 二者的恒定电流Iref的电路。因此，通过提供恒定电流Iref，控制电路17能够实现对电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12 二者的操作，从而使得能够实现镜像电流到电流镜像电路的恒定电流路径的流动，以用于使电流流至开关电路7中的电阻器元件10。(第二实施例)图3中示出了第二实施例，其中与第一实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且下面描述与第一实施例的区别。在第二实施例中，开关电路25代替开关电路7。开关电路27包括被设置成具有公共源极连接和公共栅极连接的两个N沟道MOSFET沈、27，使得 N沟道MOSFET 26、27分布具有彼此沿相反方向设置的寄生二极管沈0、270。N沟道MOSFET 26、27中的每一个的栅极耦合至P沟道MOSFET 14b的漏极，并且N沟道MOSFET 26、27中的每一个的源极耦合至N沟道MOSFET 16c的漏极。在上述配置中，与第一实施例类似，在通过控制电路17向接地侧恒定电流电路12 提供恒定电流Iref时，镜像电流Ic ( Ig)流至电阻器元件10，并且N沟道MOSFET 26、 27的栅极电势从源极电势升高(RlXIg)，在这种电势差超过阈值电压时导通开关电路 25 (即，导电)。因此，实现与第一实施例相同的有利效果。
(第三实施例)图4中示出了第三实施例，其中与第一实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且下面描述与第一实施例的区别。在第三实施例中，开关电路观、电源侧恒定电流电路 31和接地侧恒定电流电路32分别代替开关电路17、电源侧恒定电流电路11和接地侧恒定电流电路12。开关电路28被配置成在与第一实施例相反的连接方向上具有两个P沟道MOSFET 8、9，使得P沟道MOSFET 8、9共用公共漏极。此外，寄生二极管8D、9D具有公共阳极连接， 使得二极管8D、9D彼此沿相反方向耦合。开关电路观的电流承载部件提供为两个电阻器元件四、30。电阻器四、30分别耦合在P沟道MOSFET 8、9的源极和栅极之间，并且因而导致电源侧恒定电流电路31和接地侧恒定电流电路32的不同配置。在第三实施例中，除了 P沟道MOSFET 13a、1北、1 和14b之外，电源侧恒定电流电路31还包括P沟道MOSFET 13c和14c。其中P沟道MOSFET 13c与P沟道MOSFET 13a、 13b形成镜像对，并且P沟道MOSFETHc与P沟道MOSFET Ha、14b形成镜像对。除了 N沟道 MOSFET 15a到15c，16a到16c之外，接地侧恒定电流电路32还包括N沟道MOSFET 15d禾口 16d。其中N沟道MOSFET 15d与N沟道MOSFET 1 到15c形成镜像对，并且N沟道MOSFET 16d与N沟道MOSFET 16a到16c形成镜像对。开关电路28的电流承载部件耦合至电源侧恒定电流电路31和接地侧恒定电流电路32。具体而言，电流承载部件的电阻器元件四耦合至P沟道MOSFET 14b的漏极并且耦合至N沟道MOSFET 16c的漏极，并且电流承载部件的电阻器元件30耦合在P沟道MOSFET 14c的漏极和N沟道MOSFET 16d的漏极之间。通过采用第三实施例的配置，与第一实施例类似，在控制电路17为接地侧恒定电流电路32提供恒定电流Iref时，电流承载部件的电阻器元件四、30分别具有镜像电流 Igl( ^ Icl)、Ig2( Ic2)，并且P沟道MOSFET 8、9中的每一个的栅极电势从源极电势降低，从而导通开关电路观(即，导电)。因此，实现与第一实施例相同的效果。(第四实施例)图5和图6是第四实施例的配置，其中与先前实施例和描述类似的部件具有类似的附图标记并且下面描述与第一实施例的区别。第四实施例的接地侧恒定电流电路33具有从接地侧恒定电流电路12去除的N沟道MOSFET 15b和16b。电源侧恒定电流电路34 被设置为代替电源侧恒定电流电路11。如图6所示，电源侧恒定电流电路34利用P沟道 MOSFET 35a,35b,36,37 ；N沟道MOSFET 38、39 ；以及电阻器元件40形成与第一实施例中的控制电路17类似的自偏置型恒定电流电路。耦合至N沟道MOSFET 39的源极和电阻器元件40的地被指定为地(3)。此外，P沟道MOSFET 37的漏极耦合至形成开关电路7的P沟道MOSFET 8、9的源极中的每一个。形成电源侧恒定电流电路34的电路元件中的每一个的常数和特性被设置成具有与控制电路17中的电路元件中的每一个相同的配置。此外，与到P沟道MOSFET 22的栅极的导通/截止信号同步地提供用于P沟道M0SFET36的栅极的导通/截止信号，以使得在为控制电路17提供经过P沟道MOSFET 23的恒定电流Iref的同时为电源侧恒定电流电路34 提供经过P沟道MOSFET 37的恒定电流Iref。因此，在操作开关电路7和电源侧恒定电流电路34 二者时，向电流承载部件，电阻器元件10提供恒定电流Iref。
根据第四实施例的配置，通过具有N沟道MOSFET 15,16的电流镜像电路形成接地侧恒定电流电路33。控制电路17为这种电流镜像电路的控制电流路径(S卩，每一个N沟道MOSFET lfe、16a的漏极)提供恒定电流。此外，电源侧恒定电流电路34与控制电路17 协同操作以向上述电流镜像电路的镜像电流路径(即，每一个N沟道MOSFET 15c、16c的漏极)提供与来自控制电路17的恒定电流Iref相同的恒定电流Ic。在这种配置中，开关电路7的电阻器元件10接收电流。此外，在第四实施例中，控制电路17的电源和地可与电源侧恒定电流电路34的电源和地分开，这与第一实施例不同并且相反。因此，每一个电路元件可以更小并且具有更低的耐受电压。因而，可以减小电压测量装置的体积。(第五实施例)图7中示出了第五实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记。 在第五实施例中，使用开关电路41( S卩，高电势开关电路)测量具有(a)等于或者大于电源电压的电势和(b)测量对象1中多个电压测量点2中的最高电势的电压测量点2的电势。 例如，图7中示出的具有最高电势的测量点2可以具有等于图7中的“电源”电势的电势。开关电路41由P沟道MOSFET 42和作为电阻器元件43的电流承载部件形成。P沟道MOSFET 42的源极耦合至电压测量点2，并且P沟道MOSFET 42的漏极耦合至电压测量电路5。电阻器元件43的一端耦合至电压测量点2，电阻器元件43的另一端耦合至P沟道MOSFET 42 的栅极且耦合至第四实施例的接地侧恒定电流电路33的N沟道MOSFET 16c的漏极。在控制电路17提供恒定电流Iref以操作接地侧恒定电流电路33时，镜像电流Ig 从电压测量点2流至开关电路41的电阻器元件43。然后，电阻器元件43导致压降，并且栅极电势下降至低于源极电势，并且P沟道MOSFET 42导通。此时，用于导通开关电路41的电流从电压测量点2流动，但是不从低通滤波器3的电阻器元件3R流动，从而在电阻器元件3R不导致压降，从而具有很小影响或者没有影响。可以通过将测量对象1的电压内部划分为两个或者多个部分，或者通过对将要测量的电压进行电平移位，从而毫无问题地处理这里描述的情形，例如其中电压测量电路5不得不测量具有比其自身的电源电压更高的电势的测量对象1。根据第五实施例，开关电路41通过经由源极耦合至点4的P沟道MOSFET 42，以及耦合在电压测量点2和P沟道MOSFET 42的栅极之间的电阻器元件43，连同具有耦合至该栅极的恒定电流路径的接地侧恒定电流电路33形成。换句话说，由于存在经过寄生二极管 42D从电压测量电路5侧朝向电压测量点2反向流动的电流，开关电路41可以仅由第五实施例中的一个P沟道MOSFET 42形成。(第六实施例)图8中示出了第六实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记。 在第六实施例中，使用开关电路44(即，低电势开关电路)测量具有(a)等于或者小于接地电压的电势和(b)测量对象1中多个电压测量点2中的最低电势的电压测量点2的电势。开关电路44由N沟道MOSFET 45和作为电阻器元件46的电流承载部件形成。N沟道 MOSFET 45的源极耦合至点4，并且N沟道MOSFET 45的漏极耦合至电压测量电路5。图8 中示出的具有多个电压测量点2中的最低电势的电压测量点2的电势可以例如是等于图8 中的“地”的电势。
除了 N沟道MOSFET 45的栅极之外，电阻器元件46的一端还耦合至电源侧恒定电流电路11的N沟道MOSFET 14b的漏极，并且电阻器元件46的另一端耦合至电压测量点2。 此外，N沟道MOSFET 1 的漏极耦合至接地侧恒定电流电路33 (即，控制电路)的N沟道 MOSFET 16c 的漏极。在控制电路17提供恒定电流Iref以操作接地侧恒定电流电路33时，电源侧恒定电流电路11也被操作，并且镜像电流Ig从电源侧恒定电流电路11的N沟道MOSFET 14b (S卩，恒定电流路径)的漏极流至开关电路44的电阻器元件46。然后，栅极电势升高至超过源极电势，从而导通N沟道MOSFET 45。按照与在第五实施例中描述的类似方式，通过将测量对象的电压进行内部电平移位，可以毫无问题地处理上述情形，其中电压测量电路5 测量具有比其自身的接地电势更低的电势的测量对象1。根据第六实施例，开关电路44由具有耦合至电压测量电路5的漏极的N沟道 MOSFET 45、以及电阻器元件46形成，所述电阻器元件46 —端耦合至电源侧恒定电流电路 11的恒定电流路径和N沟道MOSFET 45的栅极，并且另一端耦合至电压测量点2。换句话说，由于不存在经过寄生二极管45D从电压测量电路5侧朝向电压测量点2反向流动的后向电流，开关电路44可以仅由一个N沟道MOSFET 45形成。(第七实施例)图9中示出了第七实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且电压测量的对象是组装电池47。组装电池47具有串联耦合的多个干电池48，并且多个干电池48中的每一个的正侧端子和最下面干电池48的负侧端子可以分别与第一实施例中的电压测量点2相对应。在这种情况下，低通滤波器3的电容器3C耦合在每一个干电池 2的正侧端子和负侧端子之间。根据第七实施例，电压测量对象是上述组装电池47中多个干电池48中的每一个中的每一个端子的电势。换句话说，与其中在开关电路7导电的同时消耗要被作为电压测量对象测量的干电池48的电功率的传统技术相比，第七实施例中的电压测量不消耗干电池48的电功率，从而防止多个干电池48之间的电压变化。(第八实施例)图10中示出了第八实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且电压测量的对象是多个传感器等等。例如，温度传感器49、50和电流传感器51的传感器信号(即，电压信号)的输出端子以及电源52、53的电源端子可以分别与第一实施例的电压测量点2相对应。电源52、53可以与用于电压测量电路5和选择器电路6的电源相同， 或者可以与该电源不同。(第九实施例)图11中示出了第九实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且为每一个测量端子4提供电压测量电路5，S卩，开关电路7与电压测量电路5 —对一地对应(即，形成η对的开关电路7和电压测量电路5)。(第十实施例)图12用于解释第十实施例，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记， 并且通过电压测量电路5测量测量对象1中两个相邻的电压测量点2之间的电压差。将选择器电路6提供为两个电路组(即，6H，6L)，并且测量端子4中的每一个具有到选择器电路6H的相应开关电路7H的一端以及选择器电路6L的相应开关电路7L的一端的连接。选择电路Ml的开关电路7H的另一端耦合至彼此公共的电压测量电路5的输入端子IN_H，并且选择电路6L的开关电路7L的另一端耦合至彼此公共的电压测量电路5的输入端子IN_L。尽管图中未示出，提供控制电路17用于选择器电路6H、6L中的每一个。通过分别被分组为选择器电路6H和6L的开关电路7H、7L中的每一个中的一个电路的选择性导通， 测量任意两个电压测量点2之间的差电压。在这种情况下，如果不按照使用测量对象1的最高电势作为低电势侧基准电压的方式来测量该差电压，则不需要与最高电势的电压测量点2相对应的开关电路7L(1)。此外，如果不按照使用测量对象1的最低电势作为高电势侧基准电压的方式来测量该差电压，则不需要与最低电势的电压测量点2相对应的开关电路 7H⑴。根据第十实施例，通过选择器电路6H、6L的相应开关电路7H、7L的接通/关断，通过电压测量电路5对测量对象的任意两个电压测量点2之间的差电压进行测量。(第^^一实施例)图13示出了第十一实施例的配置，其中与先前实施例类似的部件具有类似的附图标记，并且修改图2中示出的第一实施例的控制电路17的配置以具有不同的恒定电流电路。在恒定电流电路M中，在MOSFET 19、21中的每一个的栅极耦合至N沟道MOSFET 21 的漏极侧时，电流镜像电路55由N沟道MOSFET 19,21形成。可以具有1 :K发射比的两个 PNP晶体管56、57的集电极和基极耦合至地。PNP晶体管56的发射极耦合至N沟道MOSFET 21的源极，并且PNP晶体管57的发射极经过电阻器元件20耦合至N沟道MOSFET 19的源极。此外，在PNP晶体管56、57的发射极和集电极之间，分别耦合具有相同电阻值(R2)的电阻器元件58、59。根据恒定电流电路M的上述配置，在假设电流IO流至PNP晶体管56、57中的每一个的发射极并且电流Il流至电阻器元件58、59中的每一个时，电流(10+11)流至P沟道 MOSFET 18a的漏极。在电阻器元件20具有电阻值Rl，并且N沟道MOSFET 19具有阈值电压Vth时，电流(10+11)由等式1表示。(等式 1) (10+11) = Vth · In(K) /Rl此外，电流Il与绝对温度成比例，并且电流Il具有负温度系数。因此，通过经过电阻值Rl、R2的调节控制电流IO和Il之间的比值来提供不受温度影响的恒定电流 Iref(^ 10+11)。尽管结合参考附图及其优选实施例充分描述了本公开，但是应注意，各种改变和变型对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。例如，在需要时可以使用低通滤波器3。开关电路可以由与公共漏极耦合的N沟道MOSFET形成。电流镜像电路可以不必是级联型电路。也就是说，电流镜像电路可以是不同的电路类型。例如，取决于要求的电流精确度，镜像电路可以仅具有一个镜像对。这种改变、变型和总结方案可以被理解为在由所附权利要求限定的本公开的范围内。
权利要求
1.一种用于通过使用电压测量电路(5)来检测电压测量对象的多个电压测量点(2)的电压测量装置，所述装置包括开关电路(7，25，观，41，44)，耦合在所述多个电压测量点O)中的每一个和所述电压测量电路(5)之间，所述开关电路通过在所述开关电路的电流承载部件(10，四，30，43，46) 中流动的电流来接通和关断；电源侧恒定电流电路(11，31，34)，耦合至电源侧；接地侧恒定电流电路(12，32，33)，耦合至接地侧以汲取与由所述电源侧恒定电流电路 (11，31，34)提供的恒定电流类似的恒定电流；控制电路(17)，控制所述电源侧恒定电流电路(11，31，34)和所述接地侧恒定电流电路(12，32，33)的操作，其中所述开关电路(7，25，28，41，44)的所述电流承载部件(10，29，30，43，46)耦合至允许所述恒定电流在所述电源侧恒定电流电路(11，31，34)和所述接地侧恒定电流电路(12， 32，33)之间流动的开路，并且所述电流承载部件通过所述控制电路(17)来接通和关断所述开关电路(7，25二8，41，44)。
2.如权利要求1所述的电压测量装置，其中所述开关电路(7，25，28)包括两个相同沟道类型MOSFET(8，9，沈，27)的串联连接，所述两个相同沟道类型MOSFET (8，9，沈，27)具有相对设置又彼此耦合的寄生二极管(8D，9D， 26D，27D，并且所述开关电路的所述电流承载部件(10，四，30)是耦合在所述MOSFET的栅极和源极之间的电阻器元件。
3.如权利要求2所述的电压测量装置，其中所述两个MOSFET是P沟道MOSFET (8,9)
4.如权利要求2所述的电压测量装置，其中所述两个MOSFET是N沟道MOSFET (26, 27)。
5.如权利要求2到4中的任一项所述的电压测量装置，其中所述两个MOSFET共源极连接。
6.如权利要求2到4中的任一项所述的电压测量装置，其中所述两个MOSFET共漏极连接。
7.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，其中所述电压测量对象是组装电池G7)的多个干电池的端子电压。
8.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，其中由一个电压测量电路( 来执行多个电压测量点( 的所述电压测量。
9.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，还包括高电势开关电路(41)，包括其源极耦合至所述电压测量点(2)的P沟道MOSFET (42)以及耦合在所述电压测量点( 和所述P沟道MOSFET(4 的栅极之间的电阻器元件(43)，并且所述高电势开关电路Gl)耦合在所述电压测量电路( 和其电势在所述多个电压测量点中最高并且等于或大于电源电势的电压测量点(2)之间，所述接地侧恒定电流电路(33)包括耦合至所述P沟道MOSFET (42)的栅极的恒定电流路径，并且所述控制电路(17)操作所述接地侧恒定电流电路(33)，其中所述控制电路(17)用于接通和关断所述高电势开关电路01)。
10.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，还包括低电势开关电路(44)，包括其源极耦合至所述电压测量点(2)的N沟道MOSFET (45)以及耦合在所述电压测量点( 与所述N沟道MOSFET(4 的栅极之间的电阻器元件(46)，并且所述低电势开关电路G4)耦合在所述电压测量电路( 和其电势在所述多个电压测量点中最低并且小于电源电势的电压测量点(2)之间，所述电源侧恒定电流电路(11)包括耦合至所述N沟道MOSFET(45)的栅极的恒定电流路径，并且所述控制电路(17)控制所述电源侧恒定电流电路(11)的操作，其中所述控制电路(17)用于接通和关断所述低电势开关电路G4)。
11.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，其中所述电源侧恒定电流电路(11，31，34)和所述接地侧恒定电流电路(12，32，3 分别形成为电流镜像电路，并且所述控制电路(17)形成为提供用于所述电源侧恒定电流电路(11，31，34)和所述接地侧恒定电流电路(12，32，33)的操作的恒定电流的电路。
12.如权利要求1到4中的任一项所述的电压测量装置，其中所述接地侧恒定电流电路(12，32，3；3)形成为电流镜像电路，所述控制电路(17)形成为向所述电流镜像电路的控制电流路径提供恒定电流的电路，并且所述电源侧恒定电流电路(11，31，34)与所述控制电路协同操作以向所述电流镜像电路的所述镜像电流路径提供所述恒定电流，所述电源侧恒定电流电路提供的所述恒定电流的量与所述控制电路提供的所述恒定电流的量相同。
13.一种用于通过使用电压测量电路( 来检测多个电压测量点( 的电压测量装置， 所述装置包括高电势开关电路(41)，耦合在所述电压测量电路( 和其电势在所述多个电压测量点中最高并且等于或大于电源电势的电压测量点(2)之间，所述高电势开关电路Gl)包括P 沟道M0SFET(42)和电阻器元件(43)，所述P沟道MOSFET(42)的源极耦合至所述电压测量点(2)并且其漏极耦合至所述电压测量电路(5)，所述电阻器元件03)位于所述电压测量点⑵和所述P沟道MOSFET (42)的栅极之间，接地侧恒定电流电路(33)耦合至接地侧，并且包括耦合至所述P沟道MOSFET (42)的栅极的恒定电流路径；以及控制电路(17)，操作所述接地侧恒定电流电路(3；3)，其中所述控制电路(17)接通和关断所述高电势开关电路。
14.一种用于通过使用电压测量电路( 来检测多个电压测量点的电压测量装置，所述装置包括低电势开关电路(44)，耦合在所述电压测量电路( 和其电势在所述多个电压测量点中最低并且小于电源电势的电压测量点⑵之间，所述低电势开关电路G4)包括N沟道 MOSFET(45)和电阻器元件(46)，所述N沟道MOSFET(4 的源极耦合至所述电压测量点O) 中的一个并且所述N沟道MOSFET (45)的漏极耦合至所述电压测量电路(5)，所述电阻器元件G6)耦合在所述电压测量点(2)和所述N沟道MOSFET (45)的栅极之间；电源侧恒定电流电路(11)，耦合至电源侧并且包括耦合至所述N沟道M0SFET(45)的栅极的恒定电流路径；并且控制电路(17)操作所述电源侧恒定电流电路(11)，其中所述控制电路(17)接通和关断所述低电势开关电路G4)。
全文摘要
耦合在测量对象(1)的电压测量点(2)中的每一个和电压测量电路(5)之间的电阻器元件进一步耦合至位于电源侧恒定电流电路(11)和接地侧恒定电流电路(12)之间的恒定电流的路径。通过利用控制电路(17)控制所述电源侧恒定电流电路(11)和所述接地侧恒定电流电路(12)的操作，所述控制电路(17)接通和关断开关电路(7)以防止由于接通所述开关电路(7)的电流导致的压降。
文档编号G01R31/36GK102540087SQ20111038201
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月25日 优先权日2010年11月25日
发明者早川贵仁 申请人:株式会社电装