监测安全关键系统的电池单元的诊断方法技术方案

本发明专利技术提供了通过冗余偏移电池单元监测来检测电池单元故障的系统和方法。可在电池监测系统中实施冗余电池监测，以便在偏移时间处理电池单元电压。处理器可将特定电池单元的偏移电压样本相比较。如果所述样本变化到预定范围之外，那么所述处理器可指示电池单元故障。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测安全关键系统的电池单元的诊断方法相关申请本申请要求2011年2月7日提交的美国临时专利申请序列号61/440,093给予的优先权的权益。本申请涉及2011年7月14日作为美国专利申请号13/182,884提交的共同待决的申请“DiagnosticMethodtoCheckforStuckBitsinStorageRegistersofSafety-CriticalSystems”。
技术介绍
电池监测器是监测并报告电池单元诊断信息的装置。用于监测电池单元电压电平的系统可包括可以处理并报告特定电池单元的电压电平的电池监测器。可将相继报告的电压相比较以验证特定电池单元的操作。尽管电池监测器提供了用于监测电池单元电压电平的有效机构，但它们的电气特性可使得它们易受可能由感生电磁场电压、系统失灵、电压尖峰或许多电压非线性引起的电气操作故障的影响。在电池监测系统中，这样一种非线性可由正被监测的电池单元所诱导并且可指示电池故障。然而，当发生这样一种故障时，它可能会干扰电池监测器的操作，其方式为使得电池监测系统可能不会恰当地检测所述故障。因此，本领域需要可恰当地检测电池单元故障的电池监测系统。附图说明图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的电池监测系统的方框图。图2至图3示出了根据图1的电池监测系统的一个实施方案的电池监测器设置的方框图。图4示出了根据本专利技术的一个实施方案的电池监测系统的方框图。图5示出了根据图4的电池监测系统的一个实施方案的电池监测器设置的方框图。图6示出了根据本专利技术的一个实施方案的用于通过电池监测系统检测故障电池单元的方法。图7示出了根据本专利技术的一个实施方案的用于在监测回路中进行冗余电池单元监测的方法。图8示出了根据本专利技术的实施方案的示例性控制代码序列。图9示出了根据本专利技术的一个实施方案的在多个电池监测器的移位寄存器上进行的示例性寄存器移位操作。图10示出了根据本专利技术的一个实施方案的电池监测系统以及在多个电池监测器的移位寄存器上进行的示例性寄存器移位操作的方框图。图11示出了根据本专利技术的一个实施方案的在多个电池监测器的移位寄存器上进行的示例性寄存器移位操作。具体实施方式本专利技术的实施方案可提供通过冗余偏移电池单元监测来检测电池故障的技术。根据此类实施方案，可在电池监测器系统中实施冗余电池监测，以便在偏移时间处理电池单元电压。处理器可将特定电池单元的偏移电压样本相比较。如果所述样本变化到预定范围之外，那么所述处理器可指示电池单元故障。图1示出了根据本专利技术的一个实施方案的电池监测系统100的方框图。监测系统100可包括多个一级电池监测器110.1.1-110.n.1、多个二级电池监测器110.1.2-110.n.2以及处理器120。每个电池监测器均可进一步具有用于选择信号的引脚，例如，用于一级监测器110.1.1-110.n.1的引脚160.1.1-160.n.1，用于二级监测器110.1.2-110.n.2的引脚160.1.2-160.n.2。一级和二级电池监测器(例如，110.1.1、110.1.2)可作为并行连接到电池系统的对应单元上的冗余集而定位。一级监测器110.1.1可经由一级通信链路140.1连接到处理器120上，而二级监测器110.1.2可经由二级通信链路150.1连接到处理器120上。相继的一级通信链路140.2-140.n和二级通信链路150.2-150.n可连接到相继的一级电池监测器110.2.1-110.n.1和二级电池监测器110.2.2-110.n.2中的每一个上。监测系统100可实施为单个集成电路芯片或多个集成电路芯片。冗余集中的每个电池监测器均可被配置来接受来自预定数量的电池单元的输入端并且可启动与电池单元相关联的输入端对(电池“信道”)，用于进行处理。例如，如图1中所述的配置示出了具有五个输入端的电池监测器，所述电池监测器可提供处理来自四个不同电池单元的数据的能力。在此方面，一级电池监测器110.1.1-110.n.1和二级电池监测器110.1.2-110.n.2可被认为是四信道装置。可提供具有与所示相比不同数量的信道的其它实现方式。系统100可实施为单个集成电路芯片或多个集成电路芯片。冗余集中的一级电池监测器和二级电池监测器中的每一个(例如，110.1.1、110.1.2)均可按照根据控制代码序列的顺序来处理电池信道数据。所述控制代码序列可为电池信道号(即，1、2、3、4)的数字列表。在预定信道处开始，每个电池监测器均可通过控制代码序列以“循环法”的方式循环并处理对应的选择信道的数据。处理可包括：每个电池监测器110.1.1、110.1.2均通过控制代码序列的每个循环抽样和存储每个电池信道的电压。每个监测器110.1.1、110.1.2均可将所存储的电压按照基于用于对应监测器的控制代码序列的顺序传达给处理器120。然后，处理器120可将每个电池信道110.1.1、110.1.2的相继的电压相比较，以便确定任何所述信道是否已发生故障。在一个实施方案中，所述集中的一级和二级监测器110.1.1、110.1.2可被配置来在彼此偏移的时候处理信道1。因此，一级电池监测器110.1.1可对信道1进行抽样，同时二级监测器110.1.2可对信道4进行抽样。以这种方式，所述电池监测器可提供对电压尖峰、电磁场电压或可能在其它电池监测系统中诱导误差的其它操作非线性的改善的抗扰性。例如，一级电池监测器110.1.1可通过基于第一控制代码序列偏移处理信道1的电压而开始，而二级电池监测器110.1.2可通过基于第二控制代码序列偏移处理器信道3的电压而开始。如果信道1发生故障同时一级电池监测器110.1.1可处理所述信道，那么一级电池监测器110.1.1可能会抽样并存储错误的电压。然而，二级电池监测器(在信道3处开始)110.1.2可能不会处理信道1持续两个处理周期。当二级电池监测器110.1.2可处理信道1的电压时，它可抽样并存储所述信道的电压，所述电压不包括由先前故障所引起的错误的电压。在一级和二级电池监测器110.1.1、110.1.2两者均可处理信道1之后，可由处理器120读出存储在每个监测器内的数据并进行比较。所述比较可产生一个结果，所述结果指示由冗余监测器报告的电压之间的不一致的电压电平并且系统100可因此检测到电池信道1可能发生了故障。相继的一级和二级通信链路140.2，150.2-140.n，150.n可以“菊花链”的方式操作，其中处理器120可通过一级串行链路140.1连接到初始一级电池监测器110.1.1上。第一一级电池监测器110.1.1可经由后续串行链路140.2连接到后续的一级电池监测器110.2.1上。对于二级监测器来说，处理器120可通过二级串行链路150.1连接到初始二级电池监测器110.1.2上。初始二级电池监测器110.1.2可经由后续串行链路150.2连接到后续的二级电池监测器110.2.2上。在一级或二级菊花链内的中间位置处的电池监测器可通过一个串行链路连接到下游电池监测器上并通过第二串行链路连接到上游电池监测器上。例如，最后的一级电池监测器110.n.1可通过最后的一级串行链路140.n连接到先前的一级电池监测器上。类似地，最后的二级电池监测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电池监测系统的控制方法，所述电池监测系统包括多个成对的电池监测器，所述方法包括：在抽样操作期间将所述成对的监测器的模拟?数字转换器(ADC)连接到电池组的相互不同的单元上，将由所述ADC抽样的电压转换成数字值，以及存储所述数字值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.02.07 US 61/440,0931.一种用于电池监测系统的控制方法，所述电池监测系统包括多个成对的电池监测器，每个成对的电池监测器包括一级电池监测器和二级电池监测器，所述方法包括：使用所述一级电池监测器对电池组的电池单元的电压抽样获得第一电压；使用所述二级电池监测器对所述电池单元的电压抽样获得第二电压，其中由所述二级电池监测器进行的所述电池单元的抽样处于与由所述一级电池监测器进行的所述电池单元的抽样不同的抽样瞬间；比较所述第一电压和所述第二电压；以及响应于所述电池单元的所述第一电压和所述第二电压的比较来识别电池单元的故障。2.一种电池监测器系统，其包括：多个电池监测器，各自具有用于连接到电池系统的对应电池单元上的电池单元输入端，所述电池监测器包括模拟-数字转换器ADC并且路由逻辑在抽样期间将所述电池单元输入端操作性地连接到所述ADC上，其中对于每个电池单元提供一对电池监测器，所述一对电池监测器包括一级电池监测器和二级电池监测器，以及控制逻辑，用于(i)确定所述电池单元输入端的抽样顺序，所述控制逻辑开启控制代码序列使得所述一级电池监测器在第一抽样瞬间抽样信道的电压以获得第一电压样本，而所述二级电池监测器在第二抽样瞬间抽样所述信道的电压以获得第二电压样本，所述第一抽样瞬间和所述第二抽样瞬间彼此不同；以及(ii)基于所述第一电压样本和所述第二电压样本的比较来检测电池单元的故障。3.一种用于通过一对电池监测器对电池组内的电池单元检测故障电池单元的方法，所述一对电池监测器包括一级电池监测器和二级电池监测器，所述方法包括：使用所述一级电池监测器抽样电池单元的电压而获得第一电压样本；使用所述二级电池监测器抽样所述电池单元的电压而获得第二电压样本，其中由所述二级电池监测器进行的所述电池单元的抽样处于与由所述一级电池监测器进行的所述电池单元的抽样不同的抽样瞬间；将所述第一电压样本存储在对应于所述一级电池监测器的一个或多个移位寄存器中；将所述第二电压样本存储在对应于所述二级电池监测器的一个或多个移位寄存器中；从所述一个或多个移位寄存器中读出所存储的所述第一电压样本和所述第二电压样本；以及比较所存储的所述第一电压样本和所述第二电压样本以生成电压差：如果所述电压差变化到预定范围之外，那么识别出所述电池单元的故障。4.如权利要求3所述的方法，所述比较所存储的所述第一电压样本和所述第二电压样本进一步包括：如果所述电压差变化到预定范围之外，那么重复以下步骤：使用所述一级电池监测器进行所述抽样而获得第一电压样本；使用所述二级电池监测器进行所述抽样而获得第二电压样本；对第一电压样本和第二电压样本进行所述存储；读出所存储的第一电压样本和第二电压样本；以及对所存储的第一电压样本和第二电压样本进行所述比较。5.如权利要求3所述的方法，所述比较所存储的所述第一电压样本和所述第二电压样本进一步包括：如果所述电压差变化到预定范围之外，那么将所存储的第一电压样本和第二电压样本与对应电池单元的历史电压相比较，以便生成用于所述电池单元的电压范围。6.如权利要求3所述的方法，其进一步包括：为来自所述电池组的每个电池单元维持具有历史电压值的表。7.如权利要求3所述的方法，其中所述一级电池监测器和所述二级电池监测器被配置为在彼此偏移的抽样瞬间抽样所述电池单元的同一信道。8.一种对电池组内的电池单元使用监测回路进行冗余电池单元监测的方法，所述方法包括：初始化对应于正被监测的多个电池单元的控制代码序列；初始化所述控制代码序列的第一偏移和第二偏移；选择对应于第一偏移和第二偏移的电池单元；使用包括一级电池监测器和二级电池监测器的一对电池监测器中的一级电池监测器对对应于所述第一偏移的所述电池单元的电压进行抽样以获得第一电压；使用二级电池监测器对对应于所述第二偏移的所述电池单元的电压进行抽样以获得第二电压；将对应于所述第一偏移和所述第二偏移的所述第一电压和所述第二电压存储到一个或多个移位寄存器中；推进所述第一偏移或第二偏移；以及比较所存储的第一电压和第二电压以确定所选择的电池单元的电压差是否在预定范围之外；其中所述第一偏移和所述第二偏移均限定通过所述电池单元的循环顺序，并且所述第一偏移和所述第二偏移被选择为使得在共同的抽样瞬间由所述一级电池监测器和所述二级电池监测器每一个所抽样的电池单元是彼此不同的。9.如权利要求8所述的方法，其进一步包括：读取所存储的电池单元的第一电压和第二电压，用于进一步处理。10.如权利要求8所述的方法，其进一步包括：在所述推进...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·帕莱，J·斯泰根，K·奥里奥尔丹，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：
国别省市：