電池管理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及被用于監(jiān)測(cè)電池的運(yùn)行參數(shù)的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種技術(shù)領(lǐng)域中，電池被用作能量供應(yīng)器。該技術(shù)領(lǐng)域包括，但不限于:汽車應(yīng)用(比如，啟動(dòng)電池和電動(dòng)車輛的電池)、航空應(yīng)用、移動(dòng)設(shè)備等。
[0003]每個(gè)電池可包括多個(gè)電池單元。此外，多個(gè)電池可通過電源線被串聯(lián)地電連接。電池堆桟(battery stack)被形成。通過此串聯(lián)連接，確定的電壓可被提供，該電壓總計(jì)大于10伏(volt)，大于100伏、200伏或500伏。
[0004]有時(shí)，電池管理系統(tǒng)(Battery Management Systems,BMS)被采用。BMS可包括一個(gè)或多個(gè)被配置為監(jiān)測(cè)該電池的電池單元的至少一個(gè)參數(shù)的設(shè)備。該至少一個(gè)參數(shù)可以表示例如該電池堆桟的電荷狀態(tài)(State Of Charge，S0C)或該電池的健康狀態(tài)(State OfHealth, S0H)。主單元可確定這些參數(shù)或相應(yīng)參數(shù)，并且采用該參數(shù)用于電池管理。通常，該BMS的邏輯存在于該主單元中，該主單元被配置為控制該設(shè)備?？刂茢?shù)據(jù)在該主單元和該設(shè)備之間進(jìn)行交貨。
[0005]在常規(guī)系統(tǒng)中，專用控制信號(hào)接線被提供在該主單元和該設(shè)備之間。有時(shí)，串線總線系統(tǒng)/線性總線系統(tǒng)或星型總線系統(tǒng)被采用，用于該控制數(shù)據(jù)的信號(hào)傳輸(signalling)。這可導(dǎo)致某些缺陷。
[0006]例如，該控制信號(hào)接線可要求顯著的空間和資源。這可遭受磨損和故障。根據(jù)用于各種設(shè)備的工作負(fù)載相對(duì)于主單元在總線系統(tǒng)中的位置，該總線系統(tǒng)可由于該工作負(fù)載的不同級(jí)別導(dǎo)致與空間相關(guān)的(spatially dependent)發(fā)熱。此外，特別是當(dāng)采用串行總線系統(tǒng)時(shí)，在該總線系統(tǒng)的一些部分上的通信量可相對(duì)高，導(dǎo)致在控制數(shù)據(jù)的傳輸上的延遲?？赡軐?dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿砣?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出了一種設(shè)備，其包括控制實(shí)體，該控制實(shí)體被配置為監(jiān)測(cè)電池中的至少一個(gè)電池單元的運(yùn)行參數(shù)。該設(shè)備進(jìn)一步包括接口，該接口與該電池的電源線被耦接，并且被配置為通過對(duì)該電源線的電源線信號(hào)的負(fù)載調(diào)制或負(fù)載解調(diào)中的至少一種，收發(fā)控制數(shù)據(jù)
【附圖說明】
[0008]圖1示出了一種常規(guī)BMS ；
[0009]圖2示意性地示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的BMS ；
[0010]圖3示意性地示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的BMS ；
[0011]圖4示意性地示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的BMS，該BMS包括衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備；
[0012]圖5示出了電池和一種根據(jù)各種實(shí)施例的相關(guān)聯(lián)的監(jiān)測(cè)設(shè)備；
[0013]圖6示出了一種電池、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備和一種根據(jù)各種實(shí)施例的監(jiān)測(cè)設(shè)備；
[0014]圖7示出了分組化(packetized)控制數(shù)據(jù)；
[0015]圖8更詳細(xì)地示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的BMS ；
[0016]圖9更詳細(xì)地示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的BMS ；
[0017]圖10示出了根據(jù)各種實(shí)施例的BMS的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備；
[0018]圖11示出了根據(jù)各種實(shí)施例在對(duì)電源線信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)出現(xiàn)的補(bǔ)償電流；
[0019]圖12示出了根據(jù)各種實(shí)施例在對(duì)BMS的電池中的電源線信號(hào)進(jìn)行負(fù)載調(diào)制時(shí)出現(xiàn)的補(bǔ)償電流；
[0020]圖13示出了一種根據(jù)各種實(shí)施例的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]在下文中，說明性實(shí)施例將參考附圖進(jìn)行描述。應(yīng)當(dāng)可以理解的是，這些實(shí)施例僅用做說明性目的，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)本申請(qǐng)范圍的限制。例如，雖然實(shí)施例可被描述為包括多個(gè)元素，在其他實(shí)施例中這些元素中的一些可被省略，和/或被可替代元素代替。在另一個(gè)實(shí)施例中，其他的元素可被提供。此外，來自不同實(shí)施例的元素可被彼此結(jié)合以形成另外的實(shí)施例，除非另有特別說明。
[0022]附圖被認(rèn)為是示意性表現(xiàn)，并且在附圖中所示的元素不一定按比例被示出。相反，各種元件被表現(xiàn)，從而其功能和一般用途對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。附圖中所示出或本文中所描述的功能塊、設(shè)備、部件或其他物理單元或功能單元之間的任何連接或耦接還可通過間接連接或間接耦接實(shí)現(xiàn)。部件之間的耦接還可以被建立在無線連接之上。功能塊可在硬件、固件、軟件或其組合中被實(shí)現(xiàn)。
[0023]只要相應(yīng)連接或耦接的一般功能(例如，用于傳輸某種信息)被保持，附圖中所示出或本文中所描述的直接連接或直接耦接(即，不具有中間元件的連接或耦接)可被間接連接或間接耦接(即，包括一個(gè)或多個(gè)中間元件的連接或耦接)所代替，反之亦然。雖然附圖中所示出或本文中所描述的連接或耦接在一些實(shí)施例中可被實(shí)施為基于導(dǎo)線的連接或耦接(例如，使用具有集成電路的導(dǎo)電路徑)，但在其他實(shí)施例中，該連接或耦接中的一些或所有還可使用無線連接或耦接被實(shí)現(xiàn)，除非另有特別說明。
[0024]在與電池相關(guān)的各種領(lǐng)域中，存在對(duì)于先進(jìn)的電池管理技術(shù)的需要，以避免如上提及的缺陷。特別地，存在對(duì)于該電池管理技術(shù)的需要，該技術(shù)允許控制數(shù)據(jù)的信號(hào)傳輸?shù)木喐咝Ш凸收习踩?fail-safe)。
[0025]本申請(qǐng)涉及一種包括控制實(shí)體的設(shè)備、一種系統(tǒng)以及一種對(duì)應(yīng)方法，該控制實(shí)體被配置為監(jiān)測(cè)電池單元的運(yùn)行參數(shù)。在下文中，一個(gè)或多個(gè)電池的電池管理技術(shù)被描述，該電池每個(gè)包括多個(gè)電池單元。通常地，多個(gè)電池通過電源線被串聯(lián)地電連接，從而形成電池堆棧。每個(gè)電池的電池單元被類似地串聯(lián)電耦接。代替用于監(jiān)測(cè)設(shè)備和主單元之間的通信的專用控制信號(hào)接線，該控制數(shù)據(jù)通過電源線被傳輸和/或接收(即，收發(fā))。為此，該控制數(shù)據(jù)在電源線的電源線信號(hào)之上被調(diào)制，即，電源線信號(hào)傳輸被采用。強(qiáng)健而有效的電源線信號(hào)傳輸通過負(fù)載調(diào)制和/或負(fù)載解調(diào)被實(shí)現(xiàn)。
[0026]該技術(shù)能被應(yīng)用在該BMS架構(gòu)的不同層級(jí)上。特別地，通過負(fù)載調(diào)制或負(fù)載解調(diào)中的至少一個(gè)的電源線信號(hào)傳輸可被采用，用于一方面與衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備通信，該衛(wèi)星監(jiān)測(cè)設(shè)備與電池單元(電池單元級(jí))相關(guān)聯(lián)，和/或另一方面與監(jiān)測(cè)設(shè)備通信，該監(jiān)測(cè)設(shè)備與電池(電池級(jí))相關(guān)聯(lián)。
[0027]根據(jù)各種實(shí)施例，一種設(shè)備被提供。該設(shè)備包括控制實(shí)體，該控制實(shí)體被配置為監(jiān)測(cè)電池中的至少一個(gè)電池單元的運(yùn)行參數(shù)。該設(shè)備進(jìn)一步包括接口，該接口與該電池的電源線被耦接。該接口被配置為通過對(duì)該電源線的電源線信號(hào)的負(fù)載調(diào)制或負(fù)載解調(diào)中的至少一種，收發(fā)控制數(shù)據(jù)。
[0028]根據(jù)各種實(shí)施例，一種系統(tǒng)被提供。該系統(tǒng)包括多個(gè)電池，該多個(gè)電池通過電源線被串聯(lián)電連接。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)設(shè)備。該多個(gè)設(shè)備中的每個(gè)設(shè)備與該多個(gè)電池中的相應(yīng)電池相關(guān)聯(lián)。每個(gè)設(shè)備包括控制實(shí)體，該控制實(shí)體被配置為監(jiān)測(cè)該相關(guān)聯(lián)的電池中的至少一個(gè)電池單元的運(yùn)行參數(shù)。每個(gè)設(shè)備進(jìn)一步包括接口，該接口與該電源線被耦接，并且被配置為通過對(duì)該電源線的電源線信號(hào)的負(fù)載調(diào)制或負(fù)載解調(diào)中的至少一種收發(fā)控制數(shù)據(jù)。
[0029]根據(jù)各種實(shí)施例，一種系統(tǒng)被提供。該系統(tǒng)包括電池的多個(gè)電池單元。該電池單元通過電源線被串聯(lián)電連接。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括多個(gè)設(shè)備。該多個(gè)設(shè)備中的每個(gè)設(shè)備與該多個(gè)電池單元中的相應(yīng)電池單元相關(guān)聯(lián)。每個(gè)設(shè)備包括控制實(shí)體，該控制實(shí)體被配置為監(jiān)測(cè)所相關(guān)聯(lián)的電池單元的運(yùn)行參數(shù)。每個(gè)設(shè)備進(jìn)一步包括與該電源線被耦接的接口。該接口被配置為通過對(duì)所述電源線的電源線信號(hào)的負(fù)載調(diào)制或負(fù)載解調(diào)中的至少一種收發(fā)控制數(shù)據(jù)。
[0030]根據(jù)另外的實(shí)施例，其他設(shè)備、系統(tǒng)或方法可被提供。通過下面與附圖結(jié)合的具體描述，這些實(shí)施例將是顯而易見的。
[0031]在圖1中，常規(guī)BMS 100被示出。該BMS 100包括通過電源線180被串聯(lián)電連接的三個(gè)電池102。該多個(gè)電池102有時(shí)被稱為電池堆棧。電壓被提供在電源線180的輸入端和輸出端之間(在圖1中被標(biāo)示為HV+和HV-);該電壓通常是該多個(gè)電池102的開路電壓的總和。因此，該電池中的每個(gè)電池處于不同的電壓電平上。
[0032]作為對(duì)該電池中的每個(gè)電池的示例性示出，每個(gè)電池102包括多個(gè)電池單元101-1 - 101-12，該多個(gè)電池單元通過每個(gè)電池102之內(nèi)的電源線180被串聯(lián)電連接。該BMS 100進(jìn)一步包括多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備110。該多個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備110中的每個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備與多個(gè)電池102中的相應(yīng)電池相關(guān)聯(lián)。為此，控制信號(hào)接線190被提供在監(jiān)測(cè)設(shè)備110和電池102之間。例如，一個(gè)或多個(gè)傳感器可被布置在電池102之內(nèi)或靠近電池102，該傳感器可通過控制