操作电池管理系统的方法、对应设备和交通工具技术方案

本公开的实施例涉及操作电池管理系统的方法、对应设备和交通工具。可以使用方法来控制电池管理系统。在第一电池的第一端子与第一电池的第二端子之间感测第一电压降，并且在第二电池单元的第一端子与第二电池单元的第二端子之间感测第二电压降。基于第一电压降或第二电压降，在第一电池单元或第二电池单元中检测故障状态。将第一电压降调换用于公共端子与第二电池单元的第二端子之间的第一调换电压降。降。降。

【技术实现步骤摘要】
操作电池管理系统的方法、对应设备和交通工具
[0001]本申请是申请日为2020年6月17日、中国国家申请号为202010554662.9、专利技术名称为“操作电池管理系统的方法、对应设备和交通工具”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本说明书涉及电池管理系统以及对应的设备和交通工具。

技术介绍

[0003]电动交通工具(EV)和混合电动交通工具(HEV)的不断发展的技术使得改进的电池管理系统(BMS)的性能成为用于促进安全、可靠和成本高效的电池操作的期望特征。
[0004]电池管理系统(BMS)的任务涉及测量电池单元的电压。这进而涉及从相对较高的共模电压中提取相对较小的电压。
[0005]附加地，应注意，例如在汽车应用中，车辆的电动马达及其相关联的驱动器电路装置可以是以注入到电池单元中的电流形式或跨这些单元的电压降形式的噪声源。这些可以表示很宽的频率范围内可能会对功能测量产生不良影响的电磁干扰源。
[0006]这些测量中缺乏准确性可能会对电池组的寿命和性能产生不利影响。
[0007]可以通过在每个单元处放置具有高共模抑制比(CMRR)的差分电压放大器来提供准确度，以提供通过模数转换器(ADC)进行数字化的可用的电压电平移位(即，经转换的信号)。这样的级可以配备有许多其他特征(例如，保护和诊断(例如，开路负载检测、泄漏检测、内置自测试或BIST))。为了促进遵守安全规范，在汽车领域非常需要这样的特征。
[0008]如本文所考虑的布置的期望特征是，由于经由内置自测试检测故障状况，例如，可以存在维持对在电池组的单元中发生的欠压(UV)和/或过压(OV)条件进行检测的可能性。

技术实现思路

[0009]本说明书涉及电池管理系统。一个或多个实施例可以应用于汽车领域(例如，应用于电动交通工具和/或混合电动交通工具)。
[0010]一个或多个实施例可以促进沿前面讨论的思路提供改进的解决方案。
[0011]一个或多个实施例可以涉及对应设备(例如，电池管理系统或BMS)。
[0012]一个或多个实施例可以涉及配备有这样的设备的交通工具(例如，诸如EV或HEV的机动交通工具)。
[0013]权利要求是本文提供的一个或多个实施例的技术描述的组成部分。
[0014]一个或多个实施例可以提供独立于主路径的次级路径或辅助路径来检测单元的UV/OV条件。
[0015]一个或多个实施例因此即使在降低的性能水平下，也可以提供某种冗余来诊断错误/故障，同时保持适当操作的能力。
[0016]一个或多个实施例可以促进实现节省半导体面积的结果。
附图说明
[0017]现在将参考附图，仅以示例的方式来描述一个或多个实施例，其中：
[0018]图1是实施例使用的可能上下文的示例性框图，
[0019]图2是可以应用实施例的设备的示例性框图，
[0020]图3是图2的设备的一部分的示例性电路图，
[0021]图4是实施例的可能结构的示例性图，
[0022]图5和图6是实施例的操作的示例性图，以及
[0023]图7是实施例中的可能操作的示例性流程图。
具体实施方式
[0024]在随后的描述中，图示了一个或多个具体细节，旨在提供对该描述的实施例的示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法、组件、材料等来获得实施例。在其他情况下，没有详细图示或描述已知的结构、材料或操作，因此实施例的某些方面将不被模糊。
[0025]在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示相对于该实施例描述的特定配置、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，可以在本说明书的一个或多个点中出现的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”的短语不一定指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何适当的方式将特定的构型、结构或特性组合。
[0026]本文使用的附图标记仅是为了方便而提供，因此没有限定保护的程度或实施例的范围。
[0027]如所讨论的，本文所考虑的布置的期望特征是，例如，由于经由内置自测试程序检测故障状况，可能存在维持对发生在电池组的单元中的欠压(UV)和/或过压(OV)条件进行检测的可能性。
[0028]如前所述，已设计了能够执行故障诊断，并运行内置自测试(BIST)程序，并在发现错误时激活错误标志的各种解决方案。
[0029]这种错误/失误/故障(这些名称在本文中用作同义词)的示例可以表示为模拟前端中嵌入的电平移位器缺乏完整性和/或由于带隙偏差或其他错误导致的模数转换器或ADC不符合要求。
[0030]用于执行这样的动作的布置可以包括本领域技术人员已知的各种布置。
[0031]用于执行这样的动作的布置还可以包括意大利专利申请102018000005810(美国同族公开2019/0366849)、102018000005828(美国同族公开US20190372178)和102019000009234(本案的优先权申请，于同日提交)中讨论的各种布置。这些申请中的每一个通过引用并入本文。
[0032]作为这样的标志被激活的结果，可以设想启用窗口比较器集合和/或添加次级处理链(例如，模数转换器或ADC)。
[0033]为了遵守安全规范(例如，在汽车领域)，在可能导致交通工具停止的程度上，这样的解决方案可能很难接受。
[0034]此外，为即使在主检测路径上出现故障也能够操作的单元添加可编程的UV/OV(欠压/过压)比较器组涉及可能会对电路复杂性和半导体面积产生负面影响的固有冗余。例
如，在存在n个单元的情况下，将使用2
n
个比较器来检测UV/OV条件。
[0035]在该解决方案范围内，添加次级处理链(例如，模数转换器或ADC)看起来更有希望，因为该方法不仅可以检测UV/OV条件，还可以促进获得单元的实际电压。同样，经由具有输入多路复用器的单个10比特逐次逼近寄存器(SAR)ADC的次级测量路径可以促进执行附加任务(例如，测量外部电阻器、GPIO引脚上的模拟信号以及各种内部电压)。
[0036]该解决方案可能再次对电路复杂性和半导体面积产生负面影响。可以尝试通过使用在各个单元上复用的单个(可能简化的)ADC来消除这种负面影响，这进而在降低性能以及对单独单元的测量随时间交错方面产生不良效果。
[0037]图1是配备有相关联的电池管理系统BMS的交通工具V(例如，电动交通工具(EV)或混合电动交通工具(HEV))的电池组BP的可能布置的示例。锂电池组可以是这样的电池组的示例。
[0038]然而，对这样的可能应用领域和/或这样的电池技术的引用不应理解为对实施例的限制。
[0039]在本文所例示的一个或多个实施例中，电池管理系统BMS可以包括设备10(例如，集成电路IC)，设备10提供执行电池管理所需的各种特征，例如(单个)设备10被配置为监视4到14本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电池管理的控制设备，所述控制设备包括：第一电路，包括第一多路复用器和第一模数转换器ADC，所述第一电路被耦合到第一电池单元和第二电池单元，并且被配置为感测所述第一电池单元两端的电压降，所述第一电路还被配置为当所述第二电池单元中的故障状况被检测到时，感测所述第二电池单元两端的调换电压降；以及第二电路，包括第二多路复用器和第二ADC，所述第二电路被耦合到所述第一电池单元和所述第二电池单元，并且被配置为感测所述第二电池单元两端的电压降，所述第二电路还被配置为当所述第一电池单元中的故障状况被检测到时，感测所述第一电池单元两端的调换电压降。2.根据权利要求1所述的控制设备，其中：所述第一电池单元和所述第二电池单元两者都包括第一端子和第二端子，所述第一电池单元的所述第二端子和所述第二电池单元的所述第一端子连接在一起作为公共端子；并且所述控制设备还包括电荷平衡电路，所述电荷平衡电路包括第一电荷分布引脚、第二电荷分布引脚和第三电荷分布引脚，所述第一电荷分布引脚耦合到所述第一电池单元的所述第一端子，所述第二电荷分布引脚耦合到所述公共端子，所述第三电荷分布引脚耦合到所述第二电池单元的所述第二端子，所述电荷平衡电路被配置为通过对所述第一电池单元或所述第二电池单元或两者进行放电来执行电荷平衡功能。3.根据权利要求2所述的控制设备，其中：所述第一多路复用器的第一输入被耦合到所述第一电池单元的所述第一端子，所述第一多路复用器的第二输入被耦合到所述第一电池单元的所述第二端子，所述第一多路复用器的第三输入经由所述第三电荷分布引脚被耦合到所述第二电池单元的所述第二端子，并且所述第一多路复用器的第一输出和所述第一多路复用器的第二输出被耦合到所述第一ADC，所述第一ADC被配置为感测所述第一多路复用器的所述第一输出和所述第一多路复用器的所述第二输出之间的差。4.根据权利要求3所述的控制设备，其中：所述第一多路复用器被配置为当未检测到所述第二电池单元中的故障状况时，将所述第一多路复用器的所述第一输入和所述第一多路复用器的所述第二输入输出到所述第一ADC，所述第一电池单元两端的所述电压降是当未检测到所述第二电池单元中的所述故障状况时由所述第一ADC感测到的所述第一电池单元的所述第一端子与所述第一电池单元的所述第二端子之间的电压差，所述第一多路复用器被配置为当所述第二电池单元中的所述故障状况被检测到时，将所述第一多路复用器的所述第二输入和所述第一多路复用器的所述第三输入输出到所述第一ADC，并且所述第二电池单元两端的所述调换电压降是当所述第二电池单元中的所述故障状况被检测到时，由所述第一ADC感测到的所述第二电池单元的所述第一端子与所述第二电池单元的所述第二端子之间的电压差。
5.根据权利要求4所述的控制设备，其中使用内置自测试程序通过所述第二ADC来检测所述第二电池单元中的所述故障状况。6.根据权利要求2所述的控制设备，其中：所述第二多路复用器的第一输入被耦合到所述第二电池单元的所述第一端子；所述第二多路复用器的第二输入被耦合到所述第二电池单元的所述第二端子；所述第二多路复用器的第三输入被耦合到所述第一电池单元的所述第一端子，并且所述第二多路复用器的第一输出和所述第二多路复用器的第二输出被耦合到所述第二ADC，所述第二ADC被配置为感测所述第二多路复用器的所述第一输出与所述第二多路复用器的所述第二输出之间的差。7.根据权利要求6所述的控制设备，其中所述第二多路复用器还包括第四输入，所述第四输入经由所述第二电荷分布引脚被耦合到所述公共端子。8.根据权利要求6所述的控制设备，其中：所述第二多路复用器被配置为当未检测到所述第一电池单元中的所述故障状况时，将所述第二多路复用器的所述第一输入和所述第二多路复用器的所述第二输入输出到所述第二ADC，所述第二电池单元两端的所述电压降是当未检测到所述第一电池单元中的所述故障状况时由所述第二ADC感测到的所述第二电池单元的所述第一端子与所述第二电池单元的所述第二端子之间的电压差，所述第二多路复用器被配置为当所述第一电池单元中的所述故障状况被检测到时，将所述第二多路复用器的所述第二输入和所述第二多路复用器的所述第三输入输出到所述第二ADC，并且所述第一电池单元两端的所述调换电压降是当所述第一电池单元中的所述故障状况被检测到时，由所述第二ADC感测到的所述第一电池单元的所述第一端子与所述第一电池单元的所述第二端子之间的电压差。9.根据权利要求8所述的控制设备，其中使用内置自测试程序通过所述第一ADC来检测所述第一电池单元中的所述故障状况。10.根据权利要求2所述的控制设备，其中：所述第一电荷分布引脚经由第一电子开关被耦合到所述第二电荷分布引脚，并且所述第二电荷分布引脚经由第二电子开关被耦合到所述第三电荷分布引脚，所述第一电子开关和所述第二电子开关中的每一者使用金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET来实现。11.一种用于电池管理的控制设备，所述控制设备包括：多个电路，以奇数编号的电路和偶数编号的电路的有序序列布置，所述多个电路中的每个电路被耦合到奇数编号的电池单元和偶数编号的电池单元的有序序列中的相应电池单元，其中：奇数编号的电路包括第一多路复用器和第一模数转换器ADC，所述奇数编号的电路被耦合到奇数编号的电池单元和随后的偶数编号的电池单元，并且被配置为感测所述奇数编号的电池单元两端的电压降，所述奇数编号的电路还被配置为当所述随后的偶数编号的电池单元中的故障状况被检测到时，感测所述随后的偶数编号的电池单元两端的调换电压
降；并且随后的偶数编号的电路包括第二多路复用器和第二ADC，所述随后的偶数编号的电路被耦合到所述奇数编号的电池单元和所述随后的偶数编号的电池单元，并且被配置为感测所述随后的偶数编号的电池单元两端的电压降，所述随后的偶数编号的电路还配置为：当所述奇数编号的电池单元中的故障状况被检测到时，感测所述奇数编号的电池单元两端的调换电压降。12.根据权利要求11所述的控制设备，其中：所述奇数编号的电池单元和所述随后的偶数编号的电池单元两者都包括第...

【专利技术属性】
技术研发人员：O，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：