[發明專利]電池監視和控制系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201010163207.2
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN101860053A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: B·A·塔巴圖維斯基-布什
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明總體上涉及監視和控制電池系統以及提供多個電池之間的鏈路，且更具體地涉及監視電池和相關集成電路(IC)電池模塊之間的冗余鏈路的方法。

背景技術

用于與電力或混合動力車輛關聯的電池的電池電子裝置在管理電池之間的連接以及監視和管理電池輸出方面呈現很多挑戰。現有的IC電池監視芯片架構包括從電池監視芯片到系統控制器的串行或并行通信鏈路，系統控制器協調系統中的全部電池監視芯片并且從其收集數據，同時還控制單獨電池的充電平衡。

電力或混合動力車輛通常包括多個電池，這些單獨電池均被相關電池監視芯片管理。為了使多個電池呈現為單一的更大的電池，每個相應的電池監視芯片與系統控制器進行信號通信。

很多現代電池監視IC支持將電池監視芯片連接到一起的“串行菊花鏈(serial?daisy?chain)”方法，由此避免系統控制器和每個電池監視芯片之間的串行隔離器的相關成本和復雜度。然而，通過利用“串行菊花鏈”，一個電路被創建在電池系統中，因而如果“串行菊花鏈”中的多個電池監視芯片的各個電池監視芯片之間的串行鏈路中包括的任何電連接形成到相鄰節點的開路或短路，則該串行鏈上的每個電池監視芯片的串行通信出現故障。

在多個電池監視芯片的每個電池監視芯片之間沒有冗余通信鏈路的情況下，每個電池監視芯片之間的串行鏈路中的故障可能導致整個電池系統的關閉。

盡管現有設備滿足其期望目的，但需要的是對串行菊花鏈鏈路中的單點故障模式通過建立對稱冗余的串行鏈路提供低成本和穩健(robust)的解決方案。

發明內容

一種電池監視和控制系統包括：可操作地與至少一個電子設備連接的至少一個電池單元；至少一個電池監視模塊，其與所述至少一個電池單元關聯，并具有主通信接口和冗余次級通信接口；系統控制器，其與每個電池監控器模塊可操作地進行信號通信，并被配置為監視和收集來自至少一個電池芯片的數據以及執行指令以控制至少一個電池單元的充電平衡；主通信鏈路和次級通信鏈路，其被配置為獨立地將至少一個電池監視模塊電耦合到系統控制器。

一種監視和控制電池監視和控制系統的方法包括：進行系統自檢以確定系統功能；確定主串行通信鏈路的功能；確定冗余次級串行通信鏈路的功能；從主串行通信鏈路或次級串行通信鏈路中選擇鏈路以在一個或多于一個電池監視模塊和系統控制器之間通信；如果系統功能降低則向用戶提供通知；以及如果系統功能降低則實施有限操作策略(LOS)。

附圖說明

圖1圖示說明現有技術中鏈接多個電池監視芯片的系統。

圖2圖示說明根據本發明的一個實施例的電池監視和控制系統，其包括與系統控制器串行通信以及彼此串行通信的多個電池監視模塊和芯片。

圖3圖示說明根據本發明的一個實施例的兩個電池監視芯片的詳細視圖，這兩個電池監視芯片均具有分別鏈接到主電池通信鏈路和次級電池通信鏈路的主通信接口和次級通信接口。

圖4是圖示說明利用電池監視和控制系統的方法的流程圖。

圖5是圖示說明根據本發明的一個實施例確定串行外圍接口(SPI)的功能的方法的流程圖。

圖6是圖示說明根據本發明的一個實施例確定通用異步接收機/發射機(UART)的功能的方法流程圖。

圖7是圖示說明根據本發明的一個實施例選擇通信鏈路的方法的流程圖。

圖8是圖示說明根據本發明的一個實施例如果系統功能降低則向用戶提供通知的方法的流程圖。

圖9是圖示說明根據本發明的一個實施例實施有限操作策略(LOS)的方法的流程圖。

具體實施方式

與現有技術中已知的為了備份主通信接口而提供的專用硬件引腳相比，此處公開的本發明的電池監視和控制系統及其使用方法提供一種更穩健的通信接口。除了主串行總線外，該系統和方法提供冗余獨立的對稱次級串行總線。另外，沒有兩個串行通信引腳直接相鄰，這兩個串行通信引腳來自與相關主串行總線或次級串行總線之一可操作地通信的接口，由此當一系列電池監視模塊中的單個引腳變為非操作故障時允許連續電池操作。此外，當僅在主串行總線或次級串行總線之一中出現開路或短路時電池系統保持可工作。

下面參照附圖，特別是圖1。圖1圖示說明現有技術中使多個電池監視芯片和系統控制器進行電通信和信號通信的系統。如圖1所示，僅僅單個串行連接保持每個電池和系統控制器之間的通信。串行鏈路的任何部件中的非相容事件可能造成具有圖1所示的系統的車輛不能工作。