蓄电池组无线阵列跟踪器的制作方法

1.本公开涉及用于机动车辆的蓄电池组。


背景技术：

2.电动化车辆可以包括蓄电池组，所述蓄电池组被布置成经由电机提供动力来驱动车辆。在电动化车辆的寿命期间，蓄电池组可以被移除和更换。


技术实现要素：

3.用于汽车蓄电池阵列的无线电池阵列跟踪器包括支撑收发器、菊花链连接器和处理器的电路基板。菊花链连接器与蓄电池阵列的蓄电池感测模块物理介接。蓄电池感测模块经由传感器测量蓄电池阵列的电池的数据，确认传感器的正确操作，并且向电池施加欧姆负载以进行平衡。处理器经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索电压数据，并且经由收发器传输电压数据。
4.蓄电池组包括：电池阵列；蓄电池感测模块，其由电池阵列承载；以及无线阵列跟踪器，其由电池阵列承载。蓄电池感测模块经由传感器测量电池阵列的电池的数据，并且向电池施加欧姆负载以进行平衡。无线电池阵列跟踪器包括菊花链连接器，所述菊花链连接器与蓄电池感测模块物理介接。
5.无线电池阵列跟踪器包括菊花链连接器和处理器，所述菊花链连接器和处理器各自被支撑在附接到蓄电池阵列的电路基板上。菊花链连接器与蓄电池阵列的蓄电池感测模块物理介接。处理器经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索数据，并且命令数据的无线传输。
附图说明
6.图1是无线阵列跟踪器的示意图。
7.图2是图1的无线阵列跟踪器的处理器、存储装置和无线电的示意图。
8.图3是图1的无线阵列跟踪器的电源接口的示意图。
9.图4是蓄电池组的透视图。
具体实施方式
10.本文描述了实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可以采用不同和替代的形式。附图不一定按比例绘制。一些特征可能被放大或缩小以显示特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员的代表性基础。
11.随着越来越多的电动化车辆进入市场，它们带来了与高压蓄电池服务要求相关的独特挑战。蓄电池由多个并联或串联的电池总成组成，所述多个并联或串联的电池总成被分组为功能单元：阵列或模块。随着这些模块化构建块成为可维修的部件，蓄电池的激增以
及保修范围内外的维修需求给资产管理带来了挑战。未来可能会出现装满阵列的仓库，所述阵列被存储用于潜在地重新部署到多种应用(诸如保修服务/更换、二次寿命固定存储等)中。如果可以轻松可靠地确定阵列或模块的健康状态(soh)，这将使资产对于所有者的内部路由决策、库存管理以及向第三方集成商和售后合作伙伴销售更有价值。如今，在整个车辆寿命期间收集的蓄电池数据驻留在多个数据库中，用于不同的目的，可能难以定位，并且可能具有不同的永久/保留时间框架。
12.人们越来越认识到访问可靠的蓄电池soh数据以告知车辆后期决策的重要性。一些人正在实现的解决方案是在电池、模块或蓄电池上包括特定的硬件(专用集成电路、本地存储装置等)，主要用于车辆后信息的目的，但是与蓄电池一起安装并且存在于整个车辆内寿命阶段。因此，此硬件必须满足车辆环境的稳健性要求，增加成本并且将对通过空中下载收集的数据具有一些冗余。
13.蓄电池系统可能采用在日益分布的架构中配置的复杂且昂贵的控制硬件。当从车辆移除阵列时，如果并且当阵列返回到车辆服务时，相关联的控制或感测模块通常是有价值的，但是不一定使其适于二次寿命应用，因为开发通信接口所需的工程降低了蓄电池再利用的经济吸引力。然而，利用本文所设想的概念，蓄电池组感测模块的使用寿命可以延长到从车辆上移除之后，并且可以提供新的经济效益，并且通过与提供车辆服务之外的蓄电池健康数据的低成本定制技术相集成，降低蓄电池系统的总回收流和相关的环境影响两者。
14.在这里，建议将无线通信、处理和存储能力添加到电池阵列(电动化车辆高压蓄电池的模块化部分)，以有利于二次寿命应用和阵列资产管理。在从车辆移除时，与蓄电池单元soh、电压和容量相关的蓄电池控制模块数据可以被检索，与云数据链接，并且被选择性地放置到附接到阵列的一件新的电子器件中的非易失性存储装置(二次寿命无线阵列跟踪器(swat))中。此类存储的或链接的数据可以包括在车辆寿命期间从多个来源(诸如车辆控制系统、包含连接的车辆数据的储存库的基于云的服务器，以及由诸如经销商和充电站运营商的第三方操作的外部数据库)收集的soh相关信息。它还可以包括在使用期间直接收集的或通过空中下载传输的各种各样的基于事件的元数据、蓄电池容量演变、充电历史(按功率、持续时间、温度、荷电状态(soc)等分类)、使用、维护和诊断数据，并且可以包括对回收商有帮助的化学细节，所述化学细节补充标签上的信息。这些数据集中的每一者都服务于特定目的和客户集，但是swat可以将它们链接到一个阵列引用的云“地址”，从而提供车内使用期间的全面历史记录。
15.swat可以包括用于单个仓库或全局仓库系统内的地理定位和联网的无线电接口、用于有限计算功能的小型处理器，以及用于管理与嵌入式蓄电池的连接并且根据需要调节其充电的电源接口。独立的嵌入式蓄电池为swat电子器件供电，并且通过监测其电压，处理器可能有能力在蓄电池需要充电时通知本地网络。swat可以经由菊花链接口保持与蓄电池组感测模块(位于阵列内)中的关键阵列仪器的连接，从而通过提供诸如对应电池的开路电压的信息，继续提供对阵列的发展健康和荷电状态的可见性。因此，如果阵列需要关注、维护或充电，它还可以能够发送网络警报。嵌入式控制器可以被配置为以期望的时钟频率运行，以支持唤醒和其他定时功能。通过限制装置的唤醒频率，它可能需要非常低的功率(uw)，但将因此保持基于云的数据更新。可能的三角化/地理定位特征可以允许做出关于哪
些资产最适合各种需求(保修更换、向后兼容阵列更换、二次使用等)及其具体位置的快速、数据驱动的决策。
16.swat还可以允许在本地接近阵列时，经由蓝牙或类似类型的短程无线连接，对存储在其存储器中的阵列状态和其他信息进行直接局域访问。例如，在可能暂时或永久无法连接到更大区域的wi-fi网络信号和/或地理定位信号的位置或存储容器中，或对于出于安全目的仅需要受控、专有、本地访问的应用，这可以使用手持装置或智能电话来实现。swat还可以包括提供类似于上述的有线连接和访问，以及类似于上述的目的，以允许使用可以直接连接到swat/阵列接口的便携式和/或手持访问装置。
17.随着需要维修的电动车辆的数量和储存的各种车龄的阵列的增长，对所有可用资产的快速评估可能有助于支持服务和重新部署需求。增加的复杂性可能是将电池组的soh和/或soc与最接近的可用阵列“匹配”，以便最小化控制系统所需的soh和/或soc差异平衡对策。
18.swat还可以通过标准化应用程序编程接口(api)使二次寿命应用受益，所述api安全地展示对实时和存储数据的访问。配备此类技术的阵列可以提供安全且用户友好的接口，因此，与蓄电池健康和使用历史数据不太丰富的阵列或没有“即插即用”集成特征的阵列相比，二次寿命集成商可能会优选地寻求并且更高地评价此类阵列，所述“即插即用”集成特征可以节省大量成本和重新利用应用的复杂性，并且支持与可持续牵引蓄电池重新利用相关的物联网生态系统。此外，api可以用于扩展蓄电池主要服务的选择的特征(限制等)，以增强蓄电池的使用，而不仅是从车辆移除。
19.协议可在面向内部的数据(企业库存管理)和传送到潜在第三方后可用的精选数据子集之间进行划分。
20.swat可以用于存储和提供(向授权方)与整体可持续性相关的另外的信息。这可能包括可能对回收商有帮助的化学细节，所述化学细节补充蓄电池标签上可用的概括信息，或与蓄电池成分来源相关的信息(例如，来源合乎要求或原产国)。这是其中可以采用独特的通信策略来展示仅用于且仅可用于经批准的回收商的可用阵列数据的精选子集的示例。
21.通常来说，无线阵列跟踪器可以包含用于本地联网和地理定位的无线电接口，以及用于计算的处理器和内置永久存储装置。其可由存储蓄电池供电，并且包含到对应蓄电池组感测模块的菊花链接口，所述蓄电池组感测模块容纳在阵列内部。参考图1，无线阵列跟踪器10紧固到从电动化车辆移除的阵列。其包括电源接口12、天线耦合器电路14、天线电路16、处理器晶体18、定时器晶体20和具有处理器、存储装置和无线电的块22。在电源接口12和块22之间，无线阵列跟踪器10包括vsns信号线24、vpwr信号线26、vref信号线28和fswd开关控制信号线30。块22经由双向射频发射和接收路径rftrx 32与天线耦合器电路14和天线电路16介接。处理器晶体18例如是24mhz并且被选择为允许嵌入式控制器以期望的时钟频率运行。定时器晶体20例如是32khz时钟晶体并且被选择来创建用于唤醒定时和其他定时目的的精确定时标准。无线阵列跟踪器10还包括菊花链接口34、可选的蓄电池36和充电电压线38，当应用时，所述充电电压线可以根据需要对蓄电池36再充电。菊花链接口34包含将来自块22的处理器的数据接口40和接口42介接到阵列上的对应蓄电池感测模块的部件。示出的部件由电路基板43支撑。
22.参考图2，块22包括嵌入式控制器44(为低电流消耗和低成本而选择的处理器，但
是具有用于所述功能的足够资源)、存储集成电路46和无线电48。嵌入式控制器44通过vsns信号线24读取蓄电池36的电压，以便在蓄电池36需要充电时通知本地网络。其具有可用于嵌入式控制器44中的模数转换器的vref信号线26，所述模数转换器用于转换来自vsns信号线24的数据。vpwr信号线28是嵌入式控制器44、存储集成电路46和无线电48的电源。存储集成电路46通过数据接口50连接，根据需要，其可以是任何类型的连接。存储集成电路46足够大以保持无线阵列跟踪器应用所需的所有数据存储。无线电48还通过数据接口52连接，并且通过双向射频发射和接收路径rftxrx 32介接到天线耦合器电路14和天线电路16。无线电48可以是满足要求的任何装置，诸如802.15.4无线电或其他物联网无线电，并且用于传输无线阵列跟踪器10可用的任何数据。
23.参考图3，电源接口12包括充电调节器54、电源控制块56、通路开关58、限流电阻器rlim 60、上拉电阻器rpu 62和参考集成电路64。电源接口12提供蓄电池电压vsns 24的读数，所述读数可由嵌入式控制器44经由无线电48报告给场所网络。此电源管理与蓄电池36的连接，蓄电池36向所有无线阵列跟踪器电子器件供电。如前所述，蓄电池36可能最终耗尽功率并且需要充电，这可以通过施加充电电压线38来实现，充电电压线38可以是通过充电调节器54调节的足以对蓄电池36充电的任何电压，所述充电调节器由电源控制块56控制。此控制块通过vsns 24信号线监测蓄电池电压，并且视情况停止充电。一旦经由fswd开关控制信号线30从嵌入式控制器44接收到命令信号，电源控制块56可以经由通路开关58断开蓄电池36，由此重置嵌入式控制器44。上拉电阻器rpu 62和参考集成电路64用于产生由vref信号线28承载的信号。限流电阻器rlim 60限制从蓄电池36到其他电子部件的泄漏电流。
24.参考图4，多个电池阵列66中的每一者已附接有蓄电池感测模块68和对应的无线阵列跟踪器10。如本领域中已知的，蓄电池感测模块68经由传感器测量电池阵列66的电池的数据(例如，电压数据、温度数据、定时数据等)，确认传感器的正确操作，并且向电池施加欧姆负载以进行平衡。
25.蓄电池感测模块68中的每一者包含蓄电池监测集成电路(bmic)。bmic的两个典型特征是测量经由其vin引脚连接到的蓄电池的电池电压，并且测量连接到bmic的热敏电阻输入引脚的热敏电阻的温度。bmic可由其正在监测的电池供电，或者可由单独的专用蓄电池供电。
26.bmic通常具有数据接口，称为菊花链接口，其通常将一组此类bmic以串行字符串的方式彼此连接。为了命令bmic提供其正在监测的电池的电压或温度，命令被发送到bmic的菊花链输入端。它将用所请求的信息来回应。例如，如果需要bmic正在测量的所有电池电压数据，则发送电池电压转换命令，所述电池电压转换命令在内部操作模数转换器，以将表示电池电压的数字字输入寄存器。另一个命令用于读出寄存器中表示电池电压的数字。也可以读取表示热敏电阻输入端电压值的寄存器。
27.无线阵列跟踪器10经由接口与蓄电池感测模块68通信。因此，嵌入式控制器44可以从蓄电池感测模块68检索数据，诸如电压数据、温度数据、定时数据等，将此类数据存储在存储集成电路46中，并且经由无线电48、耦合器电路14和天线电路16无线传输此类数据。
28.对于无线阵列跟踪器10中的一者，从其对应的蓄电池感测模块68获取定时数据，其内部配置有时间段和多个样本。启动后，每隔一段时间，它将从蓄电池感测模块读取电压或温度，然后等待相同的时间段，并且进行读取，以此类推。此时间序列数据可以存储在无
线阵列跟踪器10中以供以后检索，或可以立即将其传输到服务器。
29.对应的一个蓄电池感测模块68的bmic的唯一标识符在bmic中的特定寄存器中可用。为了使无线阵列跟踪器10读取它，它向bmic发送命令以读取此寄存器，并且bmic将用它的唯一标识符来响应。
30.如上所述，无线阵列跟踪器10可以向远程服务器展示api。为此，无线阵列跟踪器10具有通过网络接口接收命令的方法，例如通过http：请求。当它接收到此请求时，它会采取正确的动作从与其连接的对应bmic中检索底层数据。数据可以是电池电压或温度，或如上所描述的时间序列。当从bmic检索此数据时，无线阵列跟踪器10通过网络接口将所请求的数据中继回请求者。
31.本文公开的算法、方法或过程可以被递送到计算机、控制器或处理装置或由计算机、控制器或处理装置实现，所述计算机、控制器或处理装置可以包括任何专用电子控制单元或可编程电子控制单元。类似地，算法、方法或过程可以以多种形式存储为可由计算机或控制器执行的数据和指令，包括但不限于永久存储在诸如只读存储器装置的不可写存储介质上的信息和可改地存储在诸如光盘、随机存取存储器装置或其他磁性和光学介质的可写存储介质上的信息。算法、方法或过程也可在软件可执行对象中实现。替代地，可以使用合适的硬件部件(诸如专用集成电路、现场可编程门阵列、状态机或其他硬件部件或装置)或固件、硬件和软件部件的组合来整体或部分实施所述算法、方法或过程。
32.尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。
33.如前所描述的，各个实施例的特征可以被组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言相较其他实施例或现有技术实现方式提供了优点或是优选的，但是本领域普通技术人员应认识到，一个或多个特征或特性可以被折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和实现方式。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可服务性、重量、可制造性、易组装性等。这样，描述为就一个或多个特性而言较其他实施例或现有技术实现方式不太期望的实施例不在本公开的范围之外，并且对于特定应用可能是期望的。
34.根据本发明，提供了一种用于汽车蓄电池阵列的无线电池阵列跟踪器，其具有：电路基板，其支撑收发器；菊花链连接器，其被配置为与所述蓄电池阵列的蓄电池感测模块物理介接，其中所述蓄电池感测模块被配置为经由传感器测量所述蓄电池阵列的电池的数据，确认所述传感器的正确操作，并且向所述电池施加欧姆负载以进行平衡；以及处理器，其被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索电压数据，并且经由收发器传输电压数据。
35.根据实施例，处理器还被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索温度数据。
36.根据实施例，处理器还被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索定时数据。
37.根据实施例，处理器还被编程为存储电压数据。
38.根据实施例，本发明的特征还在于能量存储器，其被配置为给处理器和收发器供电，其中电路基板支撑能量存储器。
39.根据实施例，处理器还被编程为经由蓄电池感测模块的操作来平衡电池。
40.根据实施例，处理器还被编程为向远程服务器展示应用程序编程接口。
41.根据实施例，处理器还被编程为从蓄电池感测模块检索唯一标识符，存储所述唯一标识符，并且经由收发器传输所述唯一标识符。
42.根据本发明，提供了一种蓄电池组，其具有：电池阵列；蓄电池感测模块，其由电池阵列承载，并且被配置为经由传感器测量电池阵列的电池的数据，并且向电池施加欧姆负载以进行平衡；以及无线电池阵列跟踪器，其由电池阵列承载，并且包括菊花链连接器，所述菊花链连接器被配置为与蓄电池感测模块物理介接。
43.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括处理器，所述处理器被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索电压数据。
44.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括处理器，所述处理器被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索温度数据。
45.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括处理器，所述处理器被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索定时数据。
46.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括处理器，所述处理器被编程为存储从蓄电池感测模块检索到的数据。
47.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括收发器。
48.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括处理器，所述处理器被编程为向远程服务器展示应用程序编程接口。
49.根据实施例，无线电池阵列跟踪器还包括收发器和处理器，所述处理器被编程为从蓄电池感测模块检索唯一标识符，存储所述唯一标识符，并且经由收发器传输所述唯一标识符。
50.根据本发明，提供了一种无线电池阵列跟踪器，其具有：菊花链连接器，其被支撑在附接到蓄电池阵列的电路基板上，并且被配置为与蓄电池阵列的蓄电池感测模块物理介接；以及处理器，其支撑在电路基板上，并且被编程为经由菊花链连接器从蓄电池感测模块检索数据，并且命令数据的无线传输。
51.根据实施例，本发明的特征还在于收发器，所述收发器支撑在电路基板上。
52.根据实施例，处理器还被编程为从蓄电池感测模块检索唯一标识符，存储所述唯一标识符，并且命令传输所述唯一标识符。