监测安全关键系统的电池单元的诊断方法

监测安全关键系统的电池单元的诊断方法
【专利摘要】本发明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。
【专利说明】监测安全关键系统的电池单元的诊断方法
[0001]相关申请
[0002]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“Diagnostic Method to Check for Stuck Bits in Storage Registers ofSafety-Critical Systems，，。
【背景技术】
[0003]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。
【专利附图】

【附图说明】
[0004]图1示出了根据本发明的一个实施方案的电池监测系统的方框图。
[0005]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。
[0006]图4示出了根据本发明的一个实施方案的电池监测系统的方框图。
[0007]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。
[0008]图6示出了根据本发明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。
[0009]图7示出了根据本发明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。
[0010]图8示出了根据本发明的实施方案的示例性控制代码序列。
[0011]图9示出了根据本发明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。
[0012]图10示出了根据本发明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。
[0013]图11示出了根据本发明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】[0014]本发明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。
[0015]图1示出了根据本发明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.η.1、多个二级电池监测器110.1.2-110.η.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的引脚160.1.1。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.η和二级通信链路150.2-150.η可连接到相继的一级电池监测器110.2.1-110.η.1和二级电池监测器110.2.2-110.η.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。
[0016]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.η.1和二级电池监测器110.1.2-110.η.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。
[0017]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。
[0018]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I。因此，一级电池监测器110.1.1可对信道I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。
[0019]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I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I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I持续两个处理周期。当二级电池监测器110.1.2可处理信道I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I可能发生了故障。
[0020]相继的一级和二级通信链路140.2，150.2—140.η, 150.η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。
[0021]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.η.1可通过最后的一级串行链路140.η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器110.η.2可通过最后的二级串行链路150.η连接到先前的二级电池监测器上。
[0022]所述串行链路可在两个方向上限定通信流。通信可在上游方向上流动，其中处理器命令被从处理器120转发到初始一级电池监测器(例如110.1.1)上并在电池监测器之中转发，直到它们到达所述链中的最后的上游一级电池监测器(例如，110.η.1)。通信可在下游方向上流动，其中任何电池监测器(即，监测器110.2.2)均可发送消息并在处理器的方向上将所述消息传送给邻近的电池监测器(监测器110.1.2)。中间的电池监测器可沿菊花链向下转发消息，直到最后的下游电池监测器(例如，监测器110.1.2)将所述消息输送给处理器。
[0023]在此方面，一级电池监测器110.1.1-110.η.1和二级电池监测器110.1.2-110.η.2可包括收发器电路，所述收发器电路用于分别管理通信链路140.1-140.η和150.1-150.η上的通信流，图1中未示出。可在美国公布号2008/0183914和2010/0277231中找到收发器电路的进一步描述，所述公布以引用的方式并入本文。
[0024]图2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200的方框图。在一个实施方案中，电池监测器210可包括第一多路复用器(MUX) 212和第二多路复用器(MUX) 216、模拟-数字转换器(ADC) 214、寄存器文件218以及控制器220。电池监测器210可进一步包括用于接收逻辑信号的选择引脚230以及用于接收和发送通信信号的串行通信端口 240。第一 MUX212可具有连接到对应的电池单元上的输入端、用于接收控制信号的输入端、以及用于表示电池单元电压的信号的输出端。ADC214可具有连接到第一 MUX212的输出端上的输入端以及用于表不电池单兀电压的数字样本的信号的输出端。第二 MUX216可具有连接到ADC214上的输入端、用于接收控制信号的输入端、以及用于表示电池单元电压的数字样本的信号的输出端。寄存器文件218可用并行移位寄存器组织而成，所述并行移位寄存器各自具有连接到来自第二 MUX216的对应输出端上的输入端并且可将电池单元电压的数字样本存储在所述寄存器中。
[0025]基于用于电池监测器210的控制代码序列，控制器220可经由第一和第二MUX212、216选择电池信道，所述第一和第二MUX212、216由电池监测器210来处理。寄存器文件218可具有与由电池监测器210所支持的信道的数量成比例的若干个寄存器(例如，四信道装置具有四个寄存器)。可提供具有与所示相比不同数量的信道的其它实现方式。[0026]可实施各种实施方案来初始化用于电池监测器210的控制代码序列偏移。在一个实施方案中，处理器(未不出)可将具有规定偏移(例如，对应于电池信道号的1、2、3、4)的控制代码序列加载到电池监测器210上。在另一个实施方案中，电池监测器210可用具有规定第一和第二偏移的控制代码序列进行编程。选择引脚230可被切换来初始化用于监测器210的第一或第二偏移。例如，选择引脚230可被切换为低(例如，’O’)并可初始化监测器210来在信道I的第一偏移下开始处理对应的信道。相反地，选择引脚230可针对监测器210被切换为高(例如，’ I’)并可初始化所述监测器来在信道3的第二偏移下开始处理对应的信道。可提供具有与所述相比不同数量的信道以及不同的低/高、开始/偏移信道配置的其它实现方式。
[0027]在操作期间，第一 MUX212可将电池信道电压传递给ADC214，如由控制器220所启动。ADC214可对信道电压进行抽样并将所述电压转换成数字值。ADC214可向第二 MUX216输出所抽样的数字值。第二 MUX216可将所抽样的数字值传递给寄存器文件218内的寄存器偏移，如由控制器220所启动。遵循控制代码序列，电池监测器210可循环通过并依次处理每个电池信道的电压值。所述数字值可由处理器(未示出)从寄存器文件218中读取，以用于电压比较中。
[0028]图3示出了根据图1的电池监测系统的一个实施方案的另一个电池监测器设置300的方框图。电池监测器310可包括MUX312、ADC314、寄存器文件318以及控制器316。电池监测器310可进一步包括用于接收逻辑信号的选择引脚330以及用于接收和发送通信信号的通信端口 340。电池监测器310可被配置并类似于图2的电池监测器200进行操作。然而，寄存器文件318可用串行移位寄存器组织而成，所述串行移位寄存器具有连接到ADC314的输出端上的输入端并且可将电池单元电压的数字样本以串行方式存储在所述寄存器中。所述数字值可由处理器(未示出)从寄存器文件318中读取，以用于电压比较中。
[0029]基于用于电池监测器310的控制代码序列，控制器316可经由第一 MUX312选择电池信道，所述第一 MUX由电池监测器310来处理。寄存器文件318可具有与由电池监测器310所支持的信道的数量成比例的若干个寄存器(例如，四信道装置具有四个寄存器)。可提供具有与所示相比不同数量的信道的其它实现方式。
[0030]可实施各种实施方案来初始化用于电池监测器310的控制代码序列偏移。在一个实施方案中，处理器(未不出)可将具有规定偏移(例如，对应于电池信道号的1、2、3、4)的控制代码序列加载到电池监测器310上。在另一个实施方案中，电池监测器310可用具有规定第一和第二偏移的控制代码序列进行编程。选择引脚330可被切换来初始化用于监测器310的第一或第二偏移。例如，选择引脚330可被切换为低(例如，’O’)并可初始化监测器310来在信道I的第一偏移下开始处理对应的信道。相反地，选择引脚330可针对监测器310被切换为高(例如，’ I’)并可初始化所述监测器来在信道3的第二偏移下开始处理对应的信道。可提供具有与所述相比不同数量的信道以及不同的低/高、开始/偏移信道配置的其它实现方式。
[0031]图4示出了根据本发明的一个实施方案的电池监测系统400的方框图。监测系统400可包括多个电池监测器410.1-410.η和处理器430。所述多个监测器中的第一电池监测器(即，电池监测器410.1)可经由一级通信链路440.1连接到处理器430上。相继的电池监测器410.2-410.η可被实施用于监测电池组中的不同数量的电池单元。相继的通信链路440.2-440.η可被实施到所述相继的电池监测器上。系统400可实施为单个集成电路芯片或多个集成电路芯片。
[0032]监测系统400可以很大程度上类似于图1的监测系统的方式操作处理器430并与它串行通信。然而，每个电池监测器410.1-410.η均可提供内部冗余监测而不是实施一级和二级监测器的冗余集。以这种方式，监测系统400中的每个电池监测器410.1-410.η均可提供用于冗余电池单元监测的独立的处理路径。
[0033]在一个实施方案中，电池监测器(即，监测器410.1)可包括第一多路复用器(MUX)412.1、第一模拟-数字转换器(ADC)414.1.1和第二模拟-数字转换器(ADC)414.1.2、第二 MUX416.1、寄存器文件418.1以及控制器420.1。电池监测器410.1可进一步包括通信端口 440.1，所述通信端口用于接收串行通信信号并将其发送到处理器430上。第一MUX412.1可具有连接到对应的电池单元上的输入端以及用于接收控制信号的控制输入端。第一 ADC414.1.1和第二 ADC414.1.2可各自具有连接到对应的第一 MUX412.1的输出端上的输入端以及用于表不电池单兀电压的数字样本的信号的对应的输出端。第二MUX416.1可具有连接到对应的ADC414.1.1,414.1.2的输出端中的每一个上的对应的输入端以及用于接收控制信号的控制输入端。寄存器文件418.1可用并行移位寄存器组织而成，所述并行移位寄存器各自具有连接到来自第二 MUX416.1的对应输出端上的输入端并且可将电池单元电压的数字样本存储在所述寄存器中。
[0034]控制器420.1可具有与第一 ADC414.1.1相关联的输出控制信号Al和A2,所述第
一ADC414.1.1可经由对应的第一和第二 MUX412.1,416.1启动用于ADC414.1.1的对应的电池信道选择和寄存器存储。控制器420.1可进一步具有与第二 ADC414.1.2相关联的输出控制信号BI和B2，所述第二 ADC可经由对应的第一和第二 MUX412.1,416.1启动用于ADC414.1.2的对应的电池信道选择和寄存器存储。
[0035]每个电池监测器410.1-410.η均可被配置来接受来自预定数量的电池单元的输入端(信道)。监测器内的第一和第二 ADC中的每一个(例如，监测器410.1内的第一和第
二ADC414.1.1,414.1.2)均可按照根据控制代码序列的顺序对电池信道数据进行抽样。可将所抽样的数据存储在寄存器文件418.1中。寄存器文件418.1可具有与由监测器410.1所支持的处理路径和信道的数量成比例的若干个寄存器(例如，二至四个信道路径具有八个寄存器)。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400可实施为单个集成电路芯片或多个集成电路芯片。
[0036]各种实施方案可被实施用于初始化用于每个电池监测器410.1-410.η内的第一ADC和第二 ADC中的每一个的第一和第二控制代码偏移。在一个实施方案中,控制器(即，控制器420.1)可加载两个单独的控制代码序列，使得第一或第二 ADC414.1.1,414.1.2两者都不能同时抽样和存储同一个电池信道。在另一个实施方案中，控制器420.1可用控制代码序列以及用于第一 ADC414.1.1和第二 ADC414.1.2中的每一个的硬编码的第一和第二偏移两者进行编程。在又一个实施方案中，每个电池监测器均可用具有规定第一偏移和第二偏移的预定的控制代码序列进行编程。控制器(即，控制器420.1)可初始化第一控制代码偏移用于启动单元以便由第一 ADC414.1.1进行抽样，并且可初始化第二控制代码偏移用于启动单元以便由第二 ADC414.1.2进行抽样。可提供其它实现方式，其中第一偏移或第二偏移与第一 ADC或第二 ADC的关联性可为系统可配置的特征。[0037]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500的方框图。在一个实施方案中，电池监测器510可包括MUX512、第一 ADC514.1和第二 ADC514.2、寄存器文件516以及控制器518。电池监测器510可具有用于接收和发送通信信号的通信端口 540。MUX512可具有连接到对应的电池单元上的输入端、用于接收控制信号的控制输入端、以及用于表不电池单兀电压的信号的输出端。第一 ADC514.1和第二 ADC514.2可各自具有连接到对应的MUX512的输出端上的输入端以及用于表示电池单元电压的数字样本的信号的对应的输出端。寄存器文件516可用串行移位寄存器组织而成，所述串行移位寄存器具有连接到来自第一 ADC514.1和第二 ADC514.2的对应的输出端上的输入端并且可将电池单元电压的数字样本存储在所述寄存器中。控制器518可具有用于表示控制信号Al、BI的信号的输出端，所述输出端可被连接到MUX512上。
[0038]电池监测器510可以很大程度上类似于如图4中所述的电池监测器的方式操作处理器(未示出)并与它串行通信。然而，监测器510不会在每个ADC514.1、514.2与寄存器文件516之间实施第二 MUX。而是，每个ADC514.1、514.2可将数据以串行方式直接送入寄存器文件516中用于存储。应了解，处于本发明的范围内的是，可能与待监测的多个电池信道相连接的ADC的数量可与电池监测系统中所存在的电池信道的数量成比例而变化。进一步来说，应了解，处于本发明的范围内的是，MUX没有必要存在用来将电池监测器中的多个ADC连接到待监测的多个电池信道上。
[0039]各种实施方案可被实施用于初始化用于电池监测器510内的第一和第二 ADC中的每一个的第一和第二控制代码偏移。在一个实施方案中，控制器518可加载两个单独的控制代码序列，使得第一或第二 ADC514.1、514.2两者都不能同时抽样和存储同一个电池信道。在另一个实施方案中，控制器518可用控制代码序列以及用于第一和第二 ADC514.1、514.2中的每一个的硬编码的第一和第二偏移两者进行编程。在又一个实施方案中，每个电池监测器均可用具有规定第一和第二偏移的预定的控制代码序列进行编程。控制器518可初始化第一控制代码偏移用于启动单元以便由第一 ADC514.1进行抽样并可初始化第二控制代码偏移用于启动单元以便由第二 ADC514.2进行抽样。可提供其它实现方式，其中第一偏移或第二偏移与第一 ADC或第二 ADC的关联性可为系统可配置的特征。
[0040]图6示出了根据本发明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600。如方框610中所示，检测方法600可包括选择对应的电池单元用于进行处理。可在偏移时间对所述单元的相继的电压进行抽样(方框620)。可将所述样本按照抽样顺序存储在移位寄存器中(方框630)。然后，可按照所述抽样顺序从所述移位寄存器中读出所述电压(方框640)。方法600可填充表，所述表可维持用于对应的所抽样的单元的历史电压样本(方框642)。
[0041]然后，可比较偏移样本之间的所述单元的电压，以便生成电压差(方框650)。然后，可针对预定的范围比较所述电压差(方框660)。如果所述电压差没有变化到所述预定范围之外，那么方法600可验证对于相应电池单元的操作(方框670)。如果所述电压差变化到所述预定范围之外，那么方法600可指示所述相应电池单元的故障(方框680)。在一个实施方案中，方法600可进一步造成对故障电池单元再次进行处理(方框682，返回到方框610)。在另一个实施方案中，方法600可将来自所述故障电池单兀的电压样本与所述单元的历史电压相比较，以便生成针对所述单元的历史电压范围(方框684)。[0042]图7示出了根据本发明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700。如方框710中所示，方法700可包括初始化控制代码序列。然后，可初始化用于所述控制代码序列的第一或第二偏移(方框720)。然后，可选择对应于所述第一或第二控制代码偏移的第一或第二偏移电池单元，以用于处理对应的电池单元电压(方框730)。然后,可对对应的第一或第二偏移电池单兀电压进行抽样，以用于生成所抽样的电压信号(方框740)。然后,可将对应的所抽样的电压信号存储在移位寄存器中(方框750)。然后，可推进所述第一或第二控制代码偏移到达后续的第一或第二控制代码(方框760)并且可从所推进的第一或第二控制代码中选择后续的第一或第二单元，以用于进行处理(返回到方框730)。
[0043]根据监测方法700，电池单元阵列中的每个电池信道均可以“循环法”的方式进行处理，直到所述方法可终止。在一个实施方案中，方法700可为每个对应的电池信道读取所存储的电压样本，以用于进一步处理(方框770)。
[0044]图8示出了适合与本发明的前述实施方案一起使用的示例性控制代码序列800。所述控制代码序列可用第一和第二偏移以许多方式进行配置，只要偏移均不会导致同一个信道被由监测系统中的电池监测器或ADC同时抽样。在图8(a)所示的一个实施方案中，相对的上升和下降控制代码序列可利用通过以信道4开始的信道进行的第一偏移循环和通过以信道I开始的信道进行的第二偏移循环来实施。然而，当监测奇数个信道时，发生对使用相对的上升和下降控制代码序列的限制。例如，使用相对的上升和下降控制序列1、2、3、
4、5和5、4、3、2、1用于5信道装置可致使信道3被由电池监测器或ADC中的每一个同时抽样。
[0045]在图8(b)所示的另一个实施方案中，单个控制代码序列可用预定的第一和第二偏移来实施。例如，在N等于用于监测的电池信道的数量(即，4)的情况下，第一偏移可被配置来开始处理信道1，而第二偏移可被配置来开始对信道l+(N/2) ( S卩，信道3)进行抽样。如图8(c)中所示，这样一个实施方案可能不会遭受如针对图8(a)中所示的相对的上升和下降控制代码序列所述的同样的奇数信道限制。例如，在N可等于用于监测的5个信道的情况下，第一偏移可被配置来开始处理信道1，而第二偏移可被配置来开始处理信道(N+l)/2(即，信道3)。在所示的实施例中，可能不能由电池监测器或ADC中的每一个对信道进行同时处理。
[0046]图9示出了根据本发明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900。在一个实施方案中，一级和二级监测器中的每一个均可实施为独立的集成电路芯片。一级芯片和二级芯片中的每一个均可共享对应的共用通信链路。在另一个实施方案中，一级和二级监测器中的每一个均可通过连接到处理器上的对应的一级和二级通信链路组织在单个集成电路芯片中。
[0047]如所示，寄存器910.1-940.1可驻留在一级芯片I中而寄存器950.1-980.1可驻留在一级芯片2中。类似地，寄存器910.2-940.2可驻留在二级芯片I中而寄存器950.2-980.2可驻留在二级芯片2中。可将数据写入对应的一级和二级寄存器中并以下游方式串行移位。例如，可通过将数据写入寄存器940.1中并使得所述数据以下游方式移位来将数据写入一级芯片I内的寄存器910.1-940.1中。类似地，可通过将数据写入寄存器980.1中并使得所述数据以下游方式移位来将数据写入一级芯片2内的寄存器950.1-980.1 中。
[0048]在操作期间，可经由第一或第二串行通信链路(未示出)从对应的一级或二级监测器到处理器的串行移位中读取数据。例如，可通过在驱动钟(未示出)的每次出现时，将来自寄存器的数据移位来从所述寄存器中读取存储在一级芯片2的寄存器950.1内的数据。每个时钟均可致使单个数位位置在下游方向上发生移位。由于数据可从中间芯片(即，一级芯片2的寄存器950.1)的最后一个数位位置移位，因此所述数据可经由对应的通信链路(未示出)移位至一级芯片I的第一寄存器940.1的第一数位位置。当数据的数位到达一级芯片I的最后一个寄存器910.1中的最后一个数位位置时，所述数据可经由对应的通信链路(未示出)移位至处理器。
[0049]图10示出了根据本发明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1000的方框图。在一个实施方案中，一级和二级监测器中的每一个均可实施为独立的集成电路芯片。在另一个实施方案中，一级和二级监测器中的每一个均可通过连接到处理器上的对应的一级和二级通信链路组织在单个集成电路芯片中。如图10(a)中所示，多个一级监测器1010.1.1-1010.η.1和二级监测器1010.1.2-1010.η.2中的每一个均可共享被共同地提供至所述监测器中的每一个的级联通信链路1050.1-1050.η。在一个实施方案中，链路1050.1可经由二级监测器1010.1.2连接到处理器1020上。在另一个实施方案中，链路1050.1可经由一级监测器1010.1.1连接到处理器1020上。
[0050]图10(b)示出了根据图10(a)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。如所示，一级和二级监测器中的每一个均可实施为独立的集成电路芯片。寄存器1010.1-1040.1可驻留在一级芯片I中而寄存器1050.1-1080.1可驻留在一级芯片2中。类似地，寄存器1010.2-1040.2可驻留在二级芯片I中而寄存器1050.2-1080.2可驻留在二级芯片2中。可将数据写入对应的一级和二级寄存器中并通过级联通信链路(即，图10(a)的链路1050.1-1050.η)以下游方式串行移位。
[0051]例如，在操作期间，可通过在驱动钟(未示出)的每次出现时，将来自寄存器的数据移位来从所述寄存器中读取存储在寄存器(即，第二一级芯片的寄存器1050.1)内的数据。由于数据可从一级中间芯片2的寄存器1050.1的最后一个数位位置移位，因此所述数据可移位至后续的二级中间芯片2的第一寄存器1080.2的第一数位位置。当数据的数位到达二级中间芯片2的最后一个寄存器1050.2的最后一个数位位置时，所述数据可进一步向下游移位至后续的一级芯片I的第一寄存器1040.1的第一数位位置。由于数据的数位到达二级芯片I的最后一个寄存器1010.2中的最后一个数位位置，因此所述数据可经由对应的通信链路移位至处理器。
[0052]图11示出了根据本发明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1100。在一个实施方案中，每个监测器均可实施为具有一对ADC的单独的集成电路芯片，其中每个芯片都共享对应的共用通信链路。在另一个实施方案中，每个监测器均可通过连接到处理器上的共用通信链路组织在单个集成电路芯片中。
[0053]如所示，寄存器1110.1-1180.1可驻留在第一芯片中而寄存器1110.2-1180.2可驻留在第二芯片中。可将数据写入第一或第二芯片的对应的寄存器中并以下游方式串行移位。例如，可通过将数据写入寄存器1180.1中并使得所述数据以下游串行方式移位来将数据写入第一芯片内的寄存器1110.1-1180.1中。类似地，可通过将数据写入寄存器1180.2中并使得所述数据以下游串行方式移位来将数据写入第二一级监测器内的寄存器1110.2-1180.2 中。
[0054]在操作期间，可经由串行通信链路(未示出)从用于芯片的串行移位寄存器中读取数据。例如，可通过在驱动钟(未示出)的每次出现时，将来自寄存器的数据移位来从所述寄存器中读取存储在第二芯片的寄存器1110.2内的数据。每个时钟均可致使单个数位位置在下游方向上发生移位。由于数据可从中间芯片(即，芯片2的寄存器1110.2)的最后一个数位位置移位，因此所述数据可经由对应的通信链路(未示出)移位至用于第一芯片的第一寄存器1180.1的第一数位位置。当数据的数位到达第一芯片的最后一个寄存器1110.1中的最后一个数位位置时，所述数据可经由对应的通信链路(未示出)移位至处理器。
[0055]本文特别说明并描述了本发明的几个实施方案。然而，应了解，本发明的修改和变化是由以上教义所涵盖并处于所附权利要求书的权限内，而不脱离本发明的精神和期望范围。
【权利要求】
1.一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。
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信道输入端操作性地连接到所述ADC上，其中一对电池监测器被提供用于每个单元，以及 控制逻辑，用于在抽样期间选择信道输入端，其中每对电池监测器在共同的抽样瞬间期间对不同的信道进行抽样。
3.一种用于通过电池监测系统在电池组单元内检测故障电池单元的方法，所述方法包括: 选择连接到所述系统上的电池单元； 在偏移抽样时间对所述电池单兀电压进行抽样； 将所述偏移抽样的电压按照抽样顺序存储在所述系统内的一个或多个移位寄存器中； 通过多个移位操作从所述一个或多个寄存器中读出所存储的电压样本； 用所述电压样本填充在所述电池监测系统内所维持的表； 将偏移样本之间的电压相比较以生成电压差: 如果所述电压差变化到预定范围之外， 那么确定电池故障。
4.如权利要求3所述的方法，所述比较偏移样本之间的电压进一步包括: 如果所述电压差变化到预定范围之外，那么重复以下步骤 选择连接到所述系统上的所述电池单元； 在偏移抽样时间对所述电池单兀电压进行抽样； 将所述偏移抽样的电压按照所述抽样顺序存储在所述系统的一个或多个移位寄存器中； 通过多个移位操作从所述一个或多个移位寄存器中读出所存储的电压样本； 用所述电压样本填充在所述电池监测系统内所维持的表； 将偏移样本之间的电压相比较以生成电压差: 如果所述电压差变化到预定范围之外， 那么确定电池故障。
5.如权利要求3所述的方法，所述比较偏移样本之间的电压进一步包括: 如果所述电压差变化到预定范围之外， 那么将所述电压样本与所述对应单元的历史电压相比较，以便生成用于所述单元的电压范围。
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。
7.一种在电池组单元内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和第二偏移； 选择对应于所述第一和第二控制代码偏移的电池单元； 对对应于所述第一和第二控制代码偏移的所述电池单元电压进行抽样； 将对应于所述第一和第二控制代码偏移的所述电池单元电压样本存储到一个或多个移位寄存器中；以及 推进所述第一控制代码偏移或第二控制代码偏移。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括: 读取所存储的电池单元电压样本，用于进一步处理。
9.如权利要求7所述的方法，其进一步包括: 在所述推进所述第一或第二控制代码偏移之后， 重复所述选择对应于所述第一或第二控制代码偏移的电池单元、所述对所述电池单元电压进行抽样、所存储所述电池单元电压样本以及所述推进所述第一或第二控制代码偏移直到所述方法终止。
10.一种电池监测器系统，其包括: 多个对应的一级电池监测器，每个对应的一级电池监测器均具有以下各项 用于多个电池单元的输入端； 用于控制引脚的输入端； 被提供与所述输入端进行通信的模拟-数字转换器，以及 具有多个移位寄存器的寄存器文件； 多个对应的二级电池监测器，各自并行连接到每个对应的一级电池监测器输入端上，每个二级电池监测器均具有 用于多个电池单元的输入端； 用于控制引脚的输入端； 被提供与所述输入端进行通信的模拟-数字转换器，以及 具有多个移位寄存器的寄存器文件； 一级和二级串行通信链路，所述串行通信链路被提供在所述一级和二级电池监测器之中，以便形成一级和二级菊花链通信链路；以及 处理器，所述处理器被共同地提供在所述一级和二级菊花链链路的一端上。
11.如权利要求10所述的电池监测器系统，其进一步包括: 所述多个对应的一级和二级电池监测器中的每一个均被适配来基于预定的电池单元监测序列而监测电池单元。
12.如权利要求11所述的电池监测器系统,其中对应的一级电池监测器中的每一个均被进一步适配来以一级偏移电池单元号开始监测电池单元。
13.如权利要求12所述的电池监测器系统，其中对应的二级电池监测器中的每一个均被进一步适配来以二级偏移电池单元号开始监测电池单元。
14.如权利要求13所述的电池监测器系统，其中所述一级偏移电池单元和所述二级偏移单元对应于不同的电池单元。
15.一种电池监测器，其包括: 第一多路复用器，所述第一多路复用器具有用于连接到预定数量的电池单元上的输入端; 第一和第二模拟-数字转换器(ADC)，所述模拟-数字转换器各自具有连接到所述多路复用器的输出端上的输入端；以及 寄存器文件，所述寄存器文件具有多个移位寄存器，一个移位寄存器用于由所述第一和第二 ADC中的每一个监测的多个单元中的每一个。
16.如权利要求15所述的电池监测器，其进一步包括控制器，所述控制器被适配来选择由所述第一和第二 ADC中的每一个监测的电池单元。
17.一种电池监测器系统，其包括: 多个电池监测器，每个电池监测器包括具有 用于多个电池单元的输入端； 被提供与所述输入端并行通信的第一和第二模拟-数字转换器(ADC)，以及寄存器文件，所述寄存 器文件具有多个移位寄存器，一个移位寄存器用于由所述第一和第二 ADC中的每一个监测的多个电池单元中的每一个； 串行通信链路，所述串行通信链路被提供在所述电池监测器之中，以便形成菊花链通信链路；以及 处理器，所述处理器被提供在所述菊花链通信链路的一端上。
18.如权利要求17所述的电池监测器系统，其进一步包括: 用于对应的电池监测器的第一和第二 ADC中的每一个均被适配来基于预定的电池单元监测序列来监测电池单元。
19.如权利要求18所述的电池监测器系统，其中每个对应的第一ADC均被进一步适配来以第一偏移电池单元号开始监测电池单元。
20.如权利要求19所述的电池监测器系统，其中每个对应的第二ADC均被进一步适配来以第二偏移电池单元号开始监测电池单元。
21.如权利要求20所述的电池监测器系统，其中所述第一偏移电池单元和所述第二偏移单元对应于不同的电池单元。
【文档编号】H02J7/00GK103650287SQ201280007887
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年1月23日 优先权日:2011年2月7日
【发明者】R·帕莱, J·斯泰根, K·奥里奥尔丹 申请人:美国亚德诺半导体公司