菊花鏈通信總線(xiàn)和協(xié)議的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種電池組具有第一和第二電池端子、多個(gè)電池單元，每個(gè)電池單元具有電池元件、電連接至電池元件的單元監(jiān)管器、以及與單元監(jiān)管器通信的通信部。電池元件串聯(lián)在第一和第二電池端子之間。總線(xiàn)接口與電池單元以交替方式安排以定義菊花鏈總線(xiàn)，每個(gè)此類(lèi)總線(xiàn)接口被配置成用于信號(hào)通信，這些接口分別連接兩個(gè)毗鄰的電池單元的通信部。電池管理器經(jīng)由菊花鏈總線(xiàn)與電池單元通信。電池管理器使用直通模式協(xié)議向電池單元發(fā)送命令消息，并且每個(gè)電池單元使用移位模式協(xié)議向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
【專(zhuān)利說(shuō)明】菊花鏈通信總線(xiàn)和協(xié)議發(fā)明領(lǐng)域
[0001]電池管理系統(tǒng)非常適合用在電動(dòng)車(chē)輛(全電力及混合式)和期望控制電池以改善性能的其他裝置中。
[0002]電動(dòng)車(chē)輛由電動(dòng)機(jī)推動(dòng)，并且由一組電池供能。通常情況下,約100個(gè)鋰離子電池單元(統(tǒng)稱(chēng)為電池或電池組)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛所需的能量。這些電池可由電網(wǎng)或內(nèi)燃機(jī)(例如，作為混合引擎或增程器)充電。
[0003]為了獲得最優(yōu)性能，優(yōu)選地監(jiān)視以下電池屬性:荷電狀態(tài)、功能狀態(tài)和健康狀態(tài)。此信息可被用來(lái)向駕駛員告知車(chē)輛的估計(jì)剩余行駛里程(燃油表功能)以及車(chē)輛能夠到達(dá)期望目的地的可能性。另外，此信息可被電池管理器用來(lái)改善電池的性能，這對(duì)于任何電動(dòng)車(chē)輛而言都是至關(guān)重要的，這是因?yàn)橄鄬?duì)短的行駛里程和電池再充電能力的限制。
[0004]為了完成此舉，電池管理器應(yīng)當(dāng)能夠與電池單元通信。
[0005]在汽車(chē)市場(chǎng)，存在各種通信總線(xiàn)系統(tǒng)。汽車(chē)可包含用于低成本車(chē)身電子器件的LIN總線(xiàn)、用于主流動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)通信的CAN總線(xiàn)、以及用于高端應(yīng)用的FlexRay總線(xiàn)。每一此類(lèi)總線(xiàn)與合適的車(chē)輛組件聯(lián)用，并且每一組件將具有用于經(jīng)由總線(xiàn)來(lái)實(shí)施通信的收發(fā)機(jī)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一個(gè)示例實(shí)施例涉及一種電池組，其具有第一和第二電池端子、以及多個(gè)電池單元，每個(gè)此類(lèi)電池單元包括電池元件、電連接至電池元件的單元監(jiān)管器、以及配置成與單元監(jiān)管器通信的通信部。所有電池元件串聯(lián)在第一和第二電池端子之間?？偩€(xiàn)接口與電池單元以交替方式安排以定義菊花鏈總線(xiàn)，每個(gè)此類(lèi)總線(xiàn)接口被配置成用于信號(hào)通信，這些總線(xiàn)接口分別連接兩個(gè)毗鄰的電池單元的通信部。電池管理器配置成經(jīng)由菊花鏈總線(xiàn)與電池單元通信。電池組被配置成使得電池管理器使用直通模式協(xié)議向電池單元發(fā)送命令消息，并且每個(gè)電池單元使用移位模式協(xié)議向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0007]電池組可包括具有單元管理器的通信模塊，該通信模塊被配置成用于電池管理器與菊花鏈總線(xiàn)之間的信號(hào)通信。
[0008]此類(lèi)電池組還可包括具有跨電阻器電連接的單元管理器的通信模塊，該電阻器連接在接地電位與第一和第二電池端子之一之間，該通信模塊被配置成用于電池管理器與菊花鏈總線(xiàn)之間的信號(hào)通信。
[0009]該電池組可被配置成使得電池管理器與電池單元之間的通信使用具有時(shí)分復(fù)用的半雙工通信來(lái)實(shí)施。
[0010]電池組可被配置成使得當(dāng)電池管理器使用直通模式協(xié)議向電池單元發(fā)送命令消息時(shí)，除了最遠(yuǎn)離電池管理器的電池單元以外的所有電池單元接收命令消息并且隨后將該命令消息中繼給下一個(gè)電池單元。
[0011 ] 電池組的確認(rèn)消息可包括反映電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
[0012]電池組可被配置成使得當(dāng)每個(gè)電池單元接收到命令消息時(shí)，該電池單元向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。另外，電池單元可通過(guò)將確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者轉(zhuǎn)發(fā)給沿菊花鏈總線(xiàn)更靠近電池單元管理器的毗鄰電池單元來(lái)向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0013]另一示例實(shí)施例是一種在具有電池管理器的電池組中使用的電池單元，其可包括電池元件、電連接至電池元件的單元監(jiān)管器、以及配置成與單元監(jiān)管器通信的通信部。電池單元被配置成使用直通模式協(xié)議從電池管理器接收命令消息，并且使用移位模式協(xié)議向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0014]在電池單元中，確認(rèn)消息可包括反映電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
[0015]電池單元可被配置成使得當(dāng)電池單元接收到命令消息時(shí)，該電池單元向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0016]又一個(gè)示例實(shí)施例是一種經(jīng)由連接電池管理器與多個(gè)電池單元的菊花鏈總線(xiàn)進(jìn)行通信的方法，包括:使用直通模式協(xié)議經(jīng)由菊花鏈總線(xiàn)從電池管理器向電池單元發(fā)送命令消息；以及使用移位模式協(xié)議經(jīng)由菊花鏈總線(xiàn)從至少一個(gè)電池單元向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0017]該方法還可包括使用具有時(shí)分復(fù)用的半雙工通信來(lái)實(shí)施命令消息的發(fā)送以及確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者的發(fā)送。
[0018]在該方法中，向電池單元發(fā)送命令消息可包括:除了最遠(yuǎn)離電池管理器的電池單元以外的所有電池單元接收命令消息并且隨后將命令消息中繼給下一個(gè)電池單元。
[0019]在該方法中，確認(rèn)消息可包括反映電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
[0020]該方法還可包括當(dāng)每個(gè)電池單元接收到命令消息時(shí)，該電池單元向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
[0021]在該方法中，該電池單元向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者可包括:將確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者轉(zhuǎn)發(fā)給沿菊花鏈總線(xiàn)更靠近電池單元管理器的田比鄰電池單元。
[0022]該方法還可包括從電池單元向電池管理器發(fā)送確收消息，該確收消息包括確收并且包括狀態(tài)信息和電池單元數(shù)據(jù)中的至少一者。
[0023]該方法可包括從電池管理器向至少一些電池單元發(fā)送中斷消息以強(qiáng)制對(duì)系統(tǒng)的控制。
[0024]該方法還可包括由于警報(bào)狀況而從電池單元向電池管理器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求消息以請(qǐng)求服務(wù)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]下文將參照下述附圖中描繪的示例實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖是解說(shuō)性的且本發(fā)明不限于此。
[0026]圖1是包括數(shù)據(jù)通信總線(xiàn)的電池系統(tǒng)的示意圖；
[0027]圖2是反映兩個(gè)毗鄰的電池單元通信節(jié)點(diǎn)之間的通信的示意圖；
[0028]圖3A和3B分別是反映電池系統(tǒng)在直通模式和移位模式中的操作的示意圖；
[0029]圖4是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的數(shù)據(jù)流的時(shí)序圖；
[0030]圖5是描繪電池系統(tǒng)中發(fā)送廣播和確認(rèn)消息的流程圖；
[0031]圖6是詳細(xì)描繪發(fā)送命令消息的流程圖；以及
[0032]圖7是詳細(xì)描繪發(fā)送命令確認(rèn)消息的流程圖。
[0033]示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述
[0034]已開(kāi)發(fā)了低成本串行通信總線(xiàn)和協(xié)議以將一組電池單元連接至電池管理單元并實(shí)施數(shù)據(jù)傳遞，每個(gè)單元具有集成監(jiān)管器電路。該總線(xiàn)和協(xié)議一起使得能由電池管理單元進(jìn)行實(shí)時(shí)參數(shù)控制和觀察，具有高度安全性和完整性。
[0035]操作電動(dòng)車(chē)輛所需的高電壓可能是有挑戰(zhàn)的——在此類(lèi)車(chē)輛中，多個(gè)電池被串聯(lián)以提供所需功率。為了將所生成的電流保持在可接受電平內(nèi)，工作電壓可在1000伏特的數(shù)量級(jí)上(這僅僅是非限定性示例，并且可以采用更低或更高的電壓電平)。與電池單元監(jiān)管器電路聯(lián)用的接口因此需要能夠與1000V數(shù)量級(jí)的電位協(xié)作。
[0036]本文描述的總線(xiàn)使用低成本單線(xiàn)連接(“菊花鏈”總線(xiàn))來(lái)提供適合用在電池組中的高速數(shù)據(jù)接口。藉由菊花鏈總線(xiàn)配置，每個(gè)個(gè)體監(jiān)管器電路無(wú)需跨越高電壓，取而代之，該電路可在個(gè)體電池單元電壓進(jìn)行工作和接口，于是監(jiān)管器電路可由相關(guān)聯(lián)的電池單元供電。這種適度工作電壓電平和朝向毗鄰監(jiān)管電路的適度電平移位準(zhǔn)許在無(wú)需電流隔離電路的情況下實(shí)現(xiàn)監(jiān)管電路。
[0037]在Rako 所著的“Battery-Stack-Monitor ICs Scrutinize the Cells (電池堆監(jiān)視IC細(xì)查各單元)”，EDN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)站(2011年I月20日)中提及的菊花鏈概念引入了較大的定時(shí)等待時(shí)間。已開(kāi)發(fā)了新方法來(lái)解決針對(duì)確收和服務(wù)請(qǐng)求通信兩者的此類(lèi)傳輸?shù)却龝r(shí)間。
[0038]已開(kāi)發(fā)了創(chuàng)新型電池管理系統(tǒng)，其中每個(gè)電池單元包括能以準(zhǔn)確高效方式監(jiān)視相關(guān)聯(lián)電池單元的所有相關(guān)參數(shù)的集成電路。在該系統(tǒng)中，每個(gè)電池單元由鋰離子單元內(nèi)監(jiān)管器(LIICS)電路控制，并且該LIICS設(shè)備可通過(guò)本地測(cè)量和數(shù)據(jù)預(yù)處理來(lái)啟用新特征。更具體地，該安排可(I)提供具有更高采樣率的改善的測(cè)量準(zhǔn)確性，(2)提供需要更少組件和更少材料的集成解決方案，(3)支持阻抗測(cè)量，其可用于無(wú)傳感器的單元內(nèi)溫度確定，和/或(4)支持被動(dòng)電荷平衡(特定電池單元的受控放電)。
[0039]如圖1所示，在電池組I中，每個(gè)LIICS電路包括用于監(jiān)視和控制相關(guān)聯(lián)電池單元107的單元管理器121、以及通信部(COM) 123。
[0040]在該系統(tǒng)中，提供了通信總線(xiàn)109以從電池管理器111向每個(gè)LIICS設(shè)備101發(fā)送控制數(shù)據(jù)以及在電池管理器111接收從每個(gè)LIICS設(shè)備101發(fā)送的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0041]單線(xiàn)菊花鏈通信總線(xiàn)的有關(guān)特征中已經(jīng)開(kāi)發(fā)的有:
[0042]主機(jī)控制菊花鏈?zhǔn)絃IICS設(shè)備的定時(shí)同步；
[0043]從主機(jī)至LIICS設(shè)備的通信以直通模式執(zhí)行，從而減少等待時(shí)間；以及
[0044]從LIICS設(shè)備至主機(jī)的通信以移位模式執(zhí)行，從而對(duì)近處和遠(yuǎn)處LIICS設(shè)備實(shí)現(xiàn)平衡的定時(shí)預(yù)算，由此避免等待時(shí)間問(wèn)題。
[0045]該系統(tǒng)的更多優(yōu)點(diǎn)在于:⑴電池單元和電池組兩者降低的機(jī)械復(fù)雜性，以及(2)與級(jí)聯(lián)電池單元(堆疊電壓)的電約束的良好匹配。
[0046]電池組
[0047]現(xiàn)在將參照?qǐng)D1描述根據(jù)該系統(tǒng)的電池組I。
[0048]如圖1所示并且作為示例而非限定，LIICS101是安裝在引線(xiàn)框(未示出)上的集成電路(IC)(未示出)，優(yōu)選地模制在電池單元107內(nèi)部，并且連接在電池單元107的兩極103,105之間。如圖所繪，電池組I的每個(gè)電池單元107具有相關(guān)聯(lián)的LIICS設(shè)備101。于是，每個(gè)LIICS設(shè)備101由相關(guān)聯(lián)的本地電池單元的電壓供電，這通過(guò)避免需要配置成驅(qū)動(dòng)每個(gè)LIICS設(shè)備的專(zhuān)用功率系統(tǒng)而簡(jiǎn)化了系統(tǒng)。提供了雙向菊花鏈總線(xiàn)109以實(shí)現(xiàn)每個(gè)LIICS設(shè)備101與電池管理器111之間的通信。
[0049]電池單元107串行級(jí)聯(lián)，這導(dǎo)致兩個(gè)外部電池端子117、119之間的高工作電壓(例如，〈1000V)，因?yàn)檫@限制了供應(yīng)給車(chē)輛的電動(dòng)機(jī)(未示出)的電流(例如，〈100安培)。串行單元電壓配置導(dǎo)致除了第一個(gè)LIICS設(shè)備101以外的所有LIICS設(shè)備101相對(duì)于接地具有電壓偏移。但是，兩個(gè)毗鄰電池單元107之間的電壓偏移限于單個(gè)單元電壓(Vbat =典型3-4V)。
[0050]可任選地，2個(gè)或更多個(gè)(η個(gè))單元可連接至單個(gè)LIICS設(shè)備。該LIICS設(shè)備等同于單個(gè)單元設(shè)備并且在該LIICS設(shè)備中的η組寄存器上共享其參數(shù)。
[0051]通過(guò)將通信接口配置為相繼LIICS設(shè)備101之間的菊花鏈，每個(gè)總線(xiàn)接口 109a、109b、109c....需要跨越僅單個(gè)電池電壓(Vbat)。因此，兩個(gè)毗鄰LIICS設(shè)備101之間的物理連接必須容適接口信號(hào)的電壓中的電平移位。此安排避免了需要昂貴的高電壓組件或電流隔離。
[0052]電池組控制器113可以是標(biāo)準(zhǔn)組件，其在電池管理器111 (其可使用CAN總線(xiàn)115與其他車(chē)輛組件通信)與LIICS設(shè)備101 (其使用菊花鏈總線(xiàn)109)之間進(jìn)行接口。可任選地，菊花鏈總線(xiàn)109中的第一單元監(jiān)管LIICS設(shè)備101在接地與電池電壓(Vbat)之間工作，于是其工作在與電池組控制器113相同的電壓電平。這意味著第一菊花鏈段不需要其他菊花鏈段的特定電壓移位電接口，從而避免了需要額外的接口組件。因此，低電壓CMOS開(kāi)關(guān)電平可用來(lái)在第一菊花鏈接口上傳遞數(shù)字信息，從而降低客戶(hù)端的復(fù)雜性。
[0053]如圖1所示，電池組控制器113可以是標(biāo)準(zhǔn)組件，其在電池管理器111 (其可使用CAN總線(xiàn)115與其他車(chē)輛組件通信)與LIICS設(shè)備101 (其使用菊花鏈總線(xiàn)109)之間進(jìn)行接口?？扇芜x地，作為前一段中所描述的安排的替換，菊花鏈總線(xiàn)109中的第一 LIICS設(shè)備1la將不連接至電池單元107，而是取而代之可連接至感測(cè)電阻器121，并且在該安排中，其能夠測(cè)量系統(tǒng)中的電機(jī)電流(使用感測(cè)電阻器121是作為示例而非限定——也可以提供使用諸如電流源或電容器等不同電路元件來(lái)提供相同功能的其他配置)。如圖1所示，其也在接地與電池電壓(Vbat)之間工作，于是其工作在與LIICS101中的電池組控制器113相同的電壓電平。這意味著第一菊花鏈段不需要其他菊花鏈段的特定電壓移位電接口，從而避免了需要額外的接口組件。因此，低電壓CMOS開(kāi)關(guān)電平可用來(lái)在第一菊花鏈接口上傳遞數(shù)字信息。
[0054]單線(xiàn)接口被用作在菊花鏈段上傳遞電數(shù)據(jù)信號(hào)的低成本解決方案。毗鄰的LIICS設(shè)備1la之間的單線(xiàn)接口通常僅跨越短距離(例如，約1cm)并且由于該接口跨電池單元電壓Vbat (而非全電池組電壓，其約為nVbat，其中η是電池組中的電池單元的數(shù)量，且Vbat是跨一個(gè)此類(lèi)電池單元的電壓)工作，因此單線(xiàn)接口可靠近電池單元的功率弓I線(xiàn)布線(xiàn)而沒(méi)有安全問(wèn)題。
[0055]菊花鏈總線(xiàn)109上的通信需要是雙向的，從而電池管理器111可以向電池單元的LIICS設(shè)備101發(fā)出命令，并且還從那些LIICS設(shè)備101接收信息。
[0056]更具體地，由于主機(jī)(此處為管理器111)必須照管所有LIICS設(shè)備101的初始化和應(yīng)用專(zhuān)有控制設(shè)置，因此主機(jī)必須能夠在菊花鏈總線(xiàn)109上向LIICS設(shè)備101的控制寄存器(圖1中未示出)中發(fā)送命令信息。
[0057]主機(jī)還必須能夠在菊花鏈總線(xiàn)109上收集來(lái)自所有LIICS設(shè)備101的信息，諸如狀態(tài)和測(cè)量值(此類(lèi)信息首先存儲(chǔ)在LIICS寄存器中并且隨后被發(fā)送給電池管理器111)。
[0058]雙向通信
[0059]電池管理系統(tǒng)(包括本文所公開(kāi)的電池管理系統(tǒng))中的典型信息流是非常規(guī)律的。此類(lèi)信息流由電池管理器111發(fā)起和管理。該信息可在固定大小的分組中傳遞。
[0060]主機(jī)(電池管理器111)將發(fā)送命令分組以觸發(fā)特定動(dòng)作或者設(shè)置一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備(例如，LIICS設(shè)備101)中的特定參數(shù)值。主機(jī)還可以解讀接收自從設(shè)備的確認(rèn)分組。因此，在工作期間，將存在雙向信息流。
[0061]從設(shè)備可解讀由主機(jī)發(fā)送的命令分組，將此類(lèi)命令分組中繼給下一個(gè)從設(shè)備(對(duì)于特定從設(shè)備，“下一個(gè)”意味著位于更遠(yuǎn)離主機(jī)的毗鄰從設(shè)備)，并且將在接收自主機(jī)的每個(gè)命令分組之后向主機(jī)發(fā)送其確認(rèn)分組。來(lái)自從設(shè)備的確認(rèn)分組將由在前從設(shè)備(對(duì)于特定從設(shè)備，“在前”意味著位于更靠近主機(jī)的毗鄰從設(shè)備)向主機(jī)中繼。不同于中繼來(lái)自遠(yuǎn)離主機(jī)的另一從設(shè)備的確認(rèn)分組，每個(gè)從設(shè)備不能直接與其他從設(shè)備通信，這意味著一個(gè)從設(shè)備不能控制另一個(gè)從設(shè)備。
[0062]對(duì)于主機(jī)發(fā)送的任何命令分組，主機(jī)將從把該命令分組轉(zhuǎn)發(fā)給另一從設(shè)備的每個(gè)從設(shè)備接收確認(rèn)分組(在不存在此類(lèi)確認(rèn)分組的情況下，主機(jī)可重發(fā)命令分組或觸發(fā)警報(bào))。這種由相繼從設(shè)備向主機(jī)逐步中繼確認(rèn)分組意味著，去往主機(jī)(電池管理器111)的信息流動(dòng)與離開(kāi)主機(jī)的信息流動(dòng)相比將存在顯著更高的帶寬需求。
[0063]半雙工通信鏈路可高效地滿(mǎn)足所述的數(shù)據(jù)傳遞要求(也可使用其他通信方案，諸如全雙工通信)。對(duì)于半雙工通信，時(shí)分復(fù)用(TDM)可被用于切換菊花鏈總線(xiàn)109上的信息流的方向，同時(shí)在發(fā)送命令分組(數(shù)據(jù)流的約1% )和接收確認(rèn)分組(數(shù)據(jù)流的約99% )的過(guò)程中循環(huán)。不需要總線(xiàn)仲裁。
[0064]轉(zhuǎn)到圖2，每個(gè)菊花鏈總線(xiàn)段209a位于兩個(gè)相繼LIICS設(shè)備201之間，其中每個(gè)總線(xiàn)段209a連接至一個(gè)LIICS設(shè)備201的主端子225a且連接至另一個(gè)LIICS設(shè)備201的從端子225b。主端子225a和從端子225b是LIICS設(shè)備的COM部223的部分。如圖2所示，主端子和從端子命名是由那些端子相對(duì)于主機(jī)的位置來(lái)定義的——對(duì)于每個(gè)菊花鏈總線(xiàn)接口 209a，主端子是位于更靠近主機(jī)設(shè)備211 (例如，圖1所示的電池管理器111或圖2所示的主機(jī)211)的端子225a，而從端子225b是位于更遠(yuǎn)離主機(jī)設(shè)備的端子。注意，對(duì)于每個(gè)LIICS設(shè)備201顛倒主端子和從端子一主端子225a是更遠(yuǎn)離主機(jī)211的端子，而從端子225b是更靠近主機(jī)211的端子。
[0065]主機(jī)是LIICS設(shè)備201用來(lái)實(shí)施數(shù)據(jù)傳遞的實(shí)時(shí)參考信號(hào)的源。主機(jī)的定時(shí)觸發(fā)從主機(jī)穿過(guò)系統(tǒng)傳播至從設(shè)備(以箭頭227的方向)，連同從主機(jī)往外向從設(shè)備(LIICS設(shè)備201)傳遞的任何數(shù)據(jù)。僅主機(jī)211能主動(dòng)開(kāi)始事務(wù)，即傳遞命令數(shù)據(jù)和確認(rèn)數(shù)據(jù)。如圖2所示，命令數(shù)據(jù)在箭頭229的方向上從主機(jī)211往外流動(dòng)(箭頭229)，而確認(rèn)數(shù)據(jù)在箭頭231的方向上朝向主機(jī)211流動(dòng)。這兩者皆由主機(jī)發(fā)出的定時(shí)觸發(fā)來(lái)定時(shí)。
[0066]菊花鏈數(shù)據(jù)傳遞
[0067]在菊花鏈線(xiàn)路拓?fù)渲?，存在兩種數(shù)據(jù)傳遞模式:移位模式和直通模式。
[0068]現(xiàn)在將參照?qǐng)D3A來(lái)描述移位模式。如已經(jīng)解釋的，從LIICS設(shè)備301至主機(jī)311的通信是以移位模式來(lái)執(zhí)行的。
[0069]當(dāng)所有LIICS設(shè)備301的所有寄存器335的所有比特串行放置時(shí)，可在移位模式中向/從所有位置移位(傳遞)數(shù)據(jù)，如圖3A所示。數(shù)據(jù)基本上同時(shí)移位，由主機(jī)發(fā)送的定時(shí)觸發(fā)來(lái)控制。在此情形中，數(shù)據(jù)的尋址隱式地由菊花鏈?zhǔn)絃IICS設(shè)備301中的寄存器335的次序以及那些寄存器335中的比特次序來(lái)確定。這對(duì)于通信帶寬的效率而言是有益的。由于LIICS設(shè)備301的菊花鏈中的所有元素可在同一時(shí)刻移位，因此所有LIICS設(shè)備301可并行地傳遞數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)比特步伐一致地移動(dòng))，從而在系統(tǒng)中提供較大總帶寬。出于簡(jiǎn)化起見(jiàn)，通常所有LIICS設(shè)備301中的所有寄存器335中的所有數(shù)據(jù)都穿過(guò)該系統(tǒng)傳遞，甚至無(wú)需被更新的寄存器數(shù)據(jù)亦然。因此，移位模式非常適合用于從LIICS設(shè)備301向主機(jī)311發(fā)送確認(rèn)消息。然而，在僅少量數(shù)據(jù)需要被傳遞的情形中，該工作模式可能不利地影響通信帶寬。每個(gè)LIICS設(shè)備301可解讀其從輸入段(為主端子或從端子，取決于數(shù)據(jù)流動(dòng)方向)接收的數(shù)據(jù)，然后將該數(shù)據(jù)傳遞給輸出段。另外，LIICS設(shè)備301可用替換輸出數(shù)據(jù)來(lái)取代接收到的輸入數(shù)據(jù)，尤其是在輸入數(shù)據(jù)與該鏈中的后繼傳遞無(wú)關(guān)時(shí)。在發(fā)送命令時(shí)發(fā)生檢出錯(cuò)誤的情況下，對(duì)受損命令的響應(yīng)是無(wú)關(guān)的，并且可用關(guān)于傳輸錯(cuò)誤的更詳細(xì)信息來(lái)取代。
[0070]現(xiàn)在將參照?qǐng)D3B來(lái)描述直通模式。如上所述，從主機(jī)311至LIICS設(shè)備301的通信是以直通模式來(lái)執(zhí)行的，從而減少等待時(shí)間。
[0071]作為移位模式的替換，數(shù)據(jù)可在直通模式中以最小等待時(shí)間從一個(gè)菊花鏈段傳遞到下一菊花鏈段。為了使用直通模式數(shù)據(jù)傳遞，每個(gè)個(gè)體電池COM單元323具有數(shù)據(jù)緩沖器337。給定電池單元管理器的寄存器335中所存儲(chǔ)的所有數(shù)據(jù)經(jīng)由該LIICS的緩沖器337來(lái)傳遞。在此模式中，所傳遞的輸入數(shù)據(jù)在其被傳送給下一菊花鏈段之前不能被解讀、修改或更新。由于數(shù)據(jù)具有低傳遞等待時(shí)間，因此直通模式非常適合與命令消息聯(lián)用，其中單個(gè)消息被發(fā)送給所有從LIICS設(shè)備301。旨在去往單個(gè)從LIICS設(shè)備301的特定消息應(yīng)當(dāng)用地址來(lái)標(biāo)記，因?yàn)檫@將允許由LIICS設(shè)備301進(jìn)行消息過(guò)濾。
[0072]返回圖1 (并且還謹(jǐn)記其他附圖)，電池管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流通常是非常規(guī)律的，其中個(gè)體電池單元管理器周期性地向電池管理器報(bào)告所跟蹤的參數(shù)(例如，溫度和電壓)，并且電池管理器在必要時(shí)(例如，如果電池管理器確定需要放電來(lái)維持電池組的性能)指令電池單元管理器。電池管理器111約10到100次/秒地周期性向LIICS設(shè)備101發(fā)送命令消息，有時(shí)帶有設(shè)備專(zhuān)有設(shè)置，但通常作為適用于所有LIICS設(shè)備101的通用命令，諸如例行狀態(tài)查詢(xún)，對(duì)此個(gè)體LIICS設(shè)備101用各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行回復(fù)(這些通常是最好在直通模式中發(fā)送的命令消息)。對(duì)于由電池管理器111發(fā)送的每個(gè)命令消息，所有LIICS設(shè)備101將用向電池管理器111發(fā)送的確認(rèn)消息來(lái)回復(fù)，諸如其狀態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0073]為了達(dá)成系統(tǒng)的最優(yōu)性能，直通模式數(shù)據(jù)傳遞被用于從電池管理器111向LIICS設(shè)備101發(fā)送命令消息，而移位模式數(shù)據(jù)傳遞被用于在電池管理器111處接收由LIICS設(shè)備101發(fā)送的帶有狀態(tài)和測(cè)量值的所有確認(rèn)消息。
[0074]圖4針對(duì)一實(shí)施例在時(shí)間上示出系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流。IntO_Int6表示在所描繪設(shè)備之間傳遞數(shù)據(jù)的定時(shí)區(qū)間。數(shù)據(jù)傳輸周期開(kāi)始于在時(shí)間區(qū)間IntO處主機(jī)411發(fā)起寫(xiě)廣播命令439，從而向最靠近主機(jī)411的LIICS設(shè)備401a發(fā)送數(shù)據(jù)，優(yōu)選地使用直通模式通信。當(dāng)LIICS設(shè)備401a正接收命令時(shí)，其立即將該命令轉(zhuǎn)發(fā)給LIICS設(shè)備401b，LIICS設(shè)備401b進(jìn)而立即將該命令轉(zhuǎn)發(fā)給下一設(shè)備。該廣播命令439隨著其傳播將被一個(gè)或多個(gè)LIICS設(shè)備401解讀。所有LIICS設(shè)備401用其確認(rèn)消息最有可能以移位模式來(lái)向主機(jī)411回復(fù)。雖然描繪了 5個(gè)LIICS設(shè)備401a-e，但這僅是解說(shuō)性的，并且將領(lǐng)會(huì)，可以提供更多或更少LIICS設(shè)備。
[0075]更詳細(xì)地，廣播命令439被示為具有一系列斜指向上箭頭的線(xiàn)。IntO時(shí)隙中的最低箭頭對(duì)應(yīng)于由主機(jī)411向第一 LIICS設(shè)備401a發(fā)送的廣播命令。箭頭向量的垂直分量反映該廣播命令從LIICS設(shè)備401a向更遠(yuǎn)離主機(jī)411的毗鄰LIICS設(shè)備401b_e的傳播。箭頭向量的水平分量反映該廣播命令在時(shí)間上傳播時(shí)的等待時(shí)間(等待時(shí)間問(wèn)題在下文更詳細(xì)地討論)。如圖4所示，傳播廣播命令439在Intl到達(dá)最后一個(gè)LIICS設(shè)備401e。隨后，繼周期Intl-1nt5之后(在下一段詳細(xì)討論)，以類(lèi)似方式向LIICS設(shè)備401a_e發(fā)送新的命令消息439’。
[0076]圖4還示出從LIICS設(shè)備401a_e到主機(jī)411的回復(fù)確認(rèn)消息441a_e (示為具有多個(gè)箭頭的多條線(xiàn)，以反映當(dāng)這些消息從一個(gè)LIICS設(shè)備向另一個(gè)LIICS設(shè)備傳遞時(shí)的傳播和等待時(shí)間)。此類(lèi)傳輸優(yōu)選地使用移位模式通信來(lái)實(shí)施。對(duì)于當(dāng)前目的，足以注意到LIICS設(shè)備401a-e從主機(jī)411接收定時(shí)觸發(fā)(未示出)。緊接在廣播命令消息439已被LIICS設(shè)備401接收之后，其開(kāi)始向主機(jī)411發(fā)送其確認(rèn)消息441。LIICS設(shè)備401a將甚至在相關(guān)命令到達(dá)最后一個(gè)LIICS設(shè)備401e之前開(kāi)始發(fā)送其確認(rèn)數(shù)據(jù)。稍后，下一個(gè)LIICS設(shè)備401b在接收到來(lái)自LIICS設(shè)備401a的廣播命令消息439之后將開(kāi)始向LIICS設(shè)備401a發(fā)送確認(rèn)消息441b，LIICS設(shè)備401a當(dāng)其仍在發(fā)送消息441a時(shí)暫時(shí)緩沖該確認(rèn)消息441b。在下一周期Int2期間，LIICS設(shè)備401a將確認(rèn)消息441b中繼給主機(jī)411。確認(rèn)消息441經(jīng)由LIICS設(shè)備401a-e的發(fā)送繼續(xù)，直至在Int5結(jié)束時(shí)，所有確認(rèn)消息441a_e已被傳播至主機(jī)411。應(yīng)理解，所描繪的LIICS設(shè)備401a-e的數(shù)量?jī)H作為示例而非限定——可提供更少或更多LIICS設(shè)備401。
[0077]應(yīng)注意，來(lái)自最遠(yuǎn)LIICS設(shè)備401e的確認(rèn)消息441e在Int5結(jié)束時(shí)到達(dá)主機(jī)411。主機(jī)411隨后能夠在Int6起始處開(kāi)始向LIICS設(shè)備401a_e發(fā)送新命令消息439’，并且該通信過(guò)程針對(duì)該新命令消息重復(fù)。
[0078]前述內(nèi)容鑒于圖5將尤其清楚，圖5是解說(shuō)在一個(gè)消息周期中在該電池系統(tǒng)中的消息傳遞的各方面的流程圖。在步驟S502，電池管理器向毗鄰的第一 LIICS設(shè)備發(fā)送命令消息(如上所述，該消息從每個(gè)LIICS設(shè)備逐步中繼到下一個(gè)LIICS設(shè)備)。步驟S504反映了在命令消息的此類(lèi)逐步中繼中所涉及的詳細(xì)操作，并且那些細(xì)節(jié)在圖6中示出。在步驟S506，LIICS設(shè)備處理并服從該命令消息。在步驟S508，LIICS設(shè)備向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息。步驟S510反映了在從LIICS設(shè)備向電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息中所涉及的詳細(xì)操作，此類(lèi)細(xì)節(jié)在圖7中示出。繼步驟S510之后，新消息周期在步驟S502開(kāi)始。
[0079]圖6描繪了從電池管理器側(cè)總線(xiàn)向該總線(xiàn)另一端的LIICS設(shè)備中繼命令消息的各方面。在步驟S612，電池管理器發(fā)起與最近LIICS設(shè)備(圖1中的1la)的事務(wù)，并且通過(guò)開(kāi)始在最近LIICS設(shè)備的主端口(圖2中示出主端口 225a)發(fā)送定時(shí)觸發(fā)來(lái)啟用各LIICS設(shè)備間的通信。在步驟S614，電池管理器創(chuàng)建命令消息并向最近LIICS設(shè)備的主端口發(fā)送命令消息。隨后，在步驟S616，電池管理器在主端口接收確認(rèn)消息。離開(kāi)分支點(diǎn)S618回到步驟S616的循環(huán)路徑反映了當(dāng)電池管理器迭代地從相繼LIICS設(shè)備接收確認(rèn)消息時(shí)發(fā)生的處理。在步驟S620，電池管理器在接收到來(lái)自最遠(yuǎn)LIICS設(shè)備的最后確認(rèn)消息的情況下終止該事務(wù)并且通過(guò)停止在主端口發(fā)送定時(shí)觸發(fā)來(lái)禁用通信。
[0080]圖7描繪了從LIICS設(shè)備向電池管理器中繼確認(rèn)消息的各方面。在步驟S722，LIICS設(shè)備在其從端口(圖2中示出從端口 225b)接收定時(shí)觸發(fā)和命令消息。在步驟S724，LIICS設(shè)備將經(jīng)由其主端口中繼該定時(shí)觸發(fā)和命令消息。在步驟S726，LIICS設(shè)備解讀命令消息。在步驟S728，LIICS設(shè)備創(chuàng)建確認(rèn)消息并通過(guò)經(jīng)由從端口發(fā)送該確認(rèn)消息來(lái)向電池管理器進(jìn)行回復(fù)。在步驟S730，LIICS設(shè)備在其主端口(從更遠(yuǎn)離電池管理器的其他LIICS設(shè)備)接收確認(rèn)消息。在步驟S732，LIICS設(shè)備隨后經(jīng)由從端口來(lái)中繼那些確認(rèn)消息?；氐讲襟ES730的循環(huán)路徑S734反映了當(dāng)LIICS設(shè)備迭代地接收來(lái)自更遠(yuǎn)LIICS設(shè)備的相繼確認(rèn)消息時(shí)發(fā)生的處理(在接收到最后一個(gè)此類(lèi)確認(rèn)消息之后，針對(duì)當(dāng)前消息周期的處理停止(未示出))。
[0081]管理等待時(shí)間
[0082]由于菊花鏈總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)傳遞不是無(wú)限快的——部分地由于傳遞此類(lèi)數(shù)據(jù)的所鏈接設(shè)備中的處理延遲，因此將產(chǎn)生傳播延遲。因此，如所公開(kāi)地在菊花鏈總線(xiàn)上傳遞信號(hào)將花費(fèi)一定時(shí)間，這部分地是由于捕捉、緩沖信號(hào)以及由一個(gè)菊花鏈段向下一個(gè)菊花鏈段重傳信號(hào)所需的時(shí)間。
[0083]為了改善菊花鏈總線(xiàn)中兩個(gè)方向上的通信可靠性，每個(gè)比特在其完整碼元周期期間被過(guò)濾和驗(yàn)證并且僅在比特的解讀之后才將該比特中繼給下一個(gè)LIICS設(shè)備。這意味著傳播延遲將是一個(gè)比特周期，因?yàn)橐ㄖ辽僖粋€(gè)比特周期(Tbit)來(lái)將該比特從一個(gè)LIICS設(shè)備傳播到下一個(gè)LIICS設(shè)備，意味著最小總線(xiàn)段等待時(shí)間是Tbit (例如，約4 μ s)。由此可知，命令消息從主機(jī)行進(jìn)至總線(xiàn)上的最后一個(gè)從設(shè)備(例如，總共254個(gè)從設(shè)備中的最后一個(gè))所需的最小時(shí)間是254*Tbit。對(duì)于32比特/幀通信，可知在最后一個(gè)從設(shè)備檢測(cè)到廣播命令的開(kāi)始之前，該鏈中的第一從設(shè)備(以及可能還有靠近主機(jī)的其他從設(shè)備)將已完成用其確認(rèn)消息向主機(jī)進(jìn)行回復(fù)。換言之，可能存在一時(shí)段，其中菊花鏈總線(xiàn)的部分仍為空閑并且從設(shè)備正等待接收主機(jī)的命令消息。
[0084]在確認(rèn)消息自從設(shè)備至主機(jī)的傳輸(最有可能是使用移位模式執(zhí)行的)期間可發(fā)生對(duì)應(yīng)的總線(xiàn)段傳播延遲。此類(lèi)傳播延遲可導(dǎo)致問(wèn)題，因?yàn)橹鳈C(jī)在其能捕捉每個(gè)LIICS設(shè)備的響應(yīng)之前必須以規(guī)律的間隔等待。
[0085]確認(rèn)數(shù)據(jù)的發(fā)送是(在LIICS設(shè)備處)由收到(主機(jī)發(fā)送的)廣播命令來(lái)觸發(fā)的，并且因此這種確認(rèn)數(shù)據(jù)以非常短的定時(shí)等待時(shí)間被返回給主機(jī)。但是，對(duì)于每一個(gè)更遠(yuǎn)的菊花鏈段，確認(rèn)數(shù)據(jù)的返回花費(fèi)額外的兩段等待時(shí)間周期，因?yàn)樾枰缭絻蓚€(gè)額外的總線(xiàn)段。作為一解決方案，通信寄存器335被用來(lái)補(bǔ)償該定時(shí)問(wèn)題，它們?cè)诖┻^(guò)寄存器鏈移位時(shí)引入延遲。只要單個(gè)總線(xiàn)段上的通信等待時(shí)間少于此移位寄存器的容量的一半，該移位寄存器就能夠補(bǔ)償更遠(yuǎn)LIICS設(shè)備的遲到響應(yīng)，在該移位寄存器仍在發(fā)送其自己的確認(rèn)消息的同時(shí)，更遠(yuǎn)LIICS的確認(rèn)消息被捕捉并移位到該相同的移位寄存器中。
[0086]定義讀指針以定位要向主機(jī)發(fā)送的本地或經(jīng)中繼確認(rèn)數(shù)據(jù)的位置。定義寫(xiě)指針以定位傳入確認(rèn)數(shù)據(jù)的位置，以使得其與傳出確認(rèn)數(shù)據(jù)的定時(shí)良好地對(duì)準(zhǔn)。
[0087]這意味著所有確認(rèn)消息將作為級(jí)聯(lián)數(shù)據(jù)流抵達(dá)主機(jī)，并且此類(lèi)確認(rèn)消息將在主機(jī)完成了發(fā)送廣播命令之后立即抵達(dá)。
[0088]確收
[0089]如以上所討論的，電池管理系統(tǒng)包括單個(gè)主設(shè)備(主機(jī))，其具有所有主動(dòng)權(quán)，諸如發(fā)出命令和收集響應(yīng)。本地單元管理器(LIICS設(shè)備)是從設(shè)備，并且它們僅對(duì)來(lái)自主機(jī)的指令作出響應(yīng)。當(dāng)主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備發(fā)送指令時(shí)，主機(jī)要求來(lái)自從設(shè)備的關(guān)于指令已被正確接收的確認(rèn)。
[0090]總線(xiàn)系統(tǒng)被配置為線(xiàn)拓?fù)渲械木栈ㄦ?，并且包括主機(jī)以及最多達(dá)254個(gè)LIICS設(shè)備和總線(xiàn)段。LIICS設(shè)備和總線(xiàn)段兩者皆引入定時(shí)等待時(shí)間。該等待時(shí)間對(duì)應(yīng)于每總線(xiàn)段一比特周期。
[0091]在單個(gè)LIICS設(shè)備將被尋址的情形中，上游和下游延遲兩者均應(yīng)被納入考慮。支持通用消息確收服務(wù)將是非常復(fù)雜的，因?yàn)檫@些等待時(shí)間延遲可能相當(dāng)長(zhǎng)并且隨著主機(jī)與特定LIICS設(shè)備“LIICS (η) ”之間的距離而變化(其中η被表達(dá)為特定LIICS設(shè)備與主機(jī)之間的段數(shù))。在每個(gè)個(gè)體LIICS 設(shè)備(LIICS、LIICS(1)、LIICS(2)...LICS (n)...LICS (254))在接收到指令之后立即發(fā)送確收消息的情況下，由LIICS設(shè)備所傳送的最多達(dá)254個(gè)確收消息所導(dǎo)致的相關(guān)等待時(shí)間和等待時(shí)間變動(dòng)將使系統(tǒng)非常復(fù)雜。
[0092]更高級(jí)的實(shí)現(xiàn)是使每個(gè)LIICS設(shè)備向主機(jī)發(fā)送其自己的確收結(jié)合規(guī)律的確認(rèn)數(shù)據(jù)。由主機(jī)向一個(gè)或多個(gè)LIICS設(shè)備發(fā)送的每個(gè)消息將使每個(gè)LIICS設(shè)備向主機(jī)返回消息，該消息包括確收和狀態(tài)信息。由于主機(jī)將發(fā)送的消息量是相當(dāng)有限的并且常常要求返回大量數(shù)據(jù)，因此該確收方法的開(kāi)銷(xiāo)和復(fù)雜性相比于以上提及的通用消息確收服務(wù)被極大地降低。
[0093]另外，在發(fā)送將不要求向主機(jī)返回?cái)?shù)據(jù)的命令(例如，來(lái)自主機(jī)的可能僅在LIICS設(shè)備處設(shè)置控制數(shù)據(jù)或觸發(fā)事件的命令)的實(shí)例中，每個(gè)LIICS設(shè)備仍將發(fā)送確認(rèn)消息。在這種情形中，所傳送有效載荷數(shù)據(jù)的(至少部分)副本被返回給主機(jī)，其可被主機(jī)用來(lái)確定所發(fā)送的數(shù)據(jù)是否正確地抵達(dá)期望LIICS設(shè)備，由此提高系統(tǒng)的可靠性。
[0094]服務(wù)請(qǐng)求
[0095]再次，電池管理系統(tǒng)包括單個(gè)主設(shè)備(主機(jī))，其關(guān)于相關(guān)聯(lián)的從設(shè)備具有所有主動(dòng)權(quán)(例如，發(fā)送命令和查詢(xún))。在所描述的系統(tǒng)中，LIICS單元監(jiān)管器是從設(shè)備并且僅對(duì)來(lái)自主設(shè)備的指令作出響應(yīng)。LIICS設(shè)備不控制彼此。
[0096]這種類(lèi)型的系統(tǒng)可能需要兩種類(lèi)型的中斷:(I)主設(shè)備(主機(jī)或電池控制器)強(qiáng)制對(duì)(被鎖定)系統(tǒng)的控制；以及(2)從設(shè)備(例如，LIICS設(shè)備)由于警報(bào)狀況而請(qǐng)求服務(wù)。
[0097]在發(fā)送命令的同時(shí)，當(dāng)主設(shè)備可能希望向一個(gè)或多個(gè)從設(shè)備發(fā)送中斷時(shí)，其不僅需要等待直至其已完全發(fā)送了該命令，而且還必須等待直至所有從設(shè)備已確認(rèn)該消息。當(dāng)需要一接到通知就服務(wù)中斷時(shí)，例如在緊急停止的情形中，等待可能要太久。在這種情形中，主機(jī)可通過(guò)停止發(fā)送相關(guān)定時(shí)觸發(fā)來(lái)中止當(dāng)前事務(wù)。接下來(lái)，主機(jī)可向一個(gè)或多個(gè)LIICS設(shè)備發(fā)出包含中斷信息的新命令。
[0098]藉由非限定性示例，LIICS設(shè)備可能由于特定狀況(例如，電池單元中的過(guò)/欠電壓、過(guò)/欠電池單元溫度、或通信錯(cuò)誤)而需要請(qǐng)求主機(jī)的注意。在電池管理系統(tǒng)中，這些請(qǐng)求通常允許在操作期間(在開(kāi)車(chē)或充電時(shí))有幾秒的響應(yīng)等待時(shí)間，并且在系統(tǒng)空閑時(shí)(在停車(chē)且未充電時(shí))高達(dá)幾小時(shí)的響應(yīng)等待時(shí)間。
[0099]主機(jī)能夠通過(guò)中斷機(jī)制或連續(xù)輪詢(xún)來(lái)檢測(cè)請(qǐng)求服務(wù)的LIICS設(shè)備。中斷機(jī)制要求(獨(dú)立)介質(zhì)來(lái)傳遞該請(qǐng)求。取決于電池管理器接口的物理實(shí)現(xiàn)，此類(lèi)中斷機(jī)制的一種可能實(shí)現(xiàn)可以是在將由主設(shè)備檢測(cè)的傳輸介質(zhì)上的全雙工信道中調(diào)制該請(qǐng)求，例如通過(guò)在單條線(xiàn)上發(fā)送特定頻率。然而，根據(jù)早先所略述的電池組的各種要求，為此目的提供附加布線(xiàn)可能是不可行的。因此，該中斷機(jī)制辦法目前不是優(yōu)選的。
[0100]連續(xù)輪詢(xún)辦法目前是優(yōu)選的一因?yàn)殡姵毓芾砥魍ǔＵ?qǐng)求來(lái)自LIICS設(shè)備的連續(xù)測(cè)量數(shù)據(jù)流，因此中斷請(qǐng)求的輪詢(xún)優(yōu)選地與這些數(shù)據(jù)分組的規(guī)律傳遞相組合，這些數(shù)據(jù)分組已包括設(shè)備標(biāo)識(shí)信息。為此目的，一些額外的信息可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分組中。
[0101]在LIICS設(shè)備向主機(jī)請(qǐng)求服務(wù)的情形中，服務(wù)請(qǐng)求標(biāo)志被置位，從而請(qǐng)求來(lái)自主機(jī)的注意。當(dāng)請(qǐng)求由于緊急狀況從而急切時(shí)，LIICS設(shè)備發(fā)送給主機(jī)的確認(rèn)分組的內(nèi)容可用關(guān)于緊急狀況的附加狀態(tài)信息來(lái)取代。以此方式，主設(shè)備無(wú)需在單獨(dú)的命令中請(qǐng)求此附加數(shù)據(jù)，從而減少交互等待時(shí)間。在由LIICS設(shè)備發(fā)送給主機(jī)的分組中，確收標(biāo)志被設(shè)置為假以向主機(jī)標(biāo)識(shí)存在異常，并且狀態(tài)標(biāo)志被置位以向主機(jī)發(fā)信號(hào)通知存在待決服務(wù)請(qǐng)求。這些標(biāo)志不是有效載荷數(shù)據(jù)的部分。
[0102]主機(jī)設(shè)備通常以每秒約10個(gè)采樣的速率捕捉來(lái)自所有LIICS設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)，這是應(yīng)當(dāng)足以滿(mǎn)足中斷請(qǐng)求的定時(shí)要求的采樣速率。
[0103]以上所描述的實(shí)施例非常適合用在其中每個(gè)電池單元都包括能準(zhǔn)確高效地監(jiān)視該電池單元的所有相關(guān)參數(shù)的集成電路的電池管理系統(tǒng)中。在此類(lèi)系統(tǒng)中，每個(gè)電池單元由LIICS電路控制，該LIICS電路可通過(guò)本地測(cè)量和從該電池單元導(dǎo)出的數(shù)據(jù)的預(yù)處理來(lái)啟用新特征。
[0104]本文描述的應(yīng)用專(zhuān)用通信總線(xiàn)準(zhǔn)許控制數(shù)據(jù)從電池管理器(主機(jī))向LIICS設(shè)備(從設(shè)備)的傳遞、以及測(cè)量數(shù)據(jù)從LIICS設(shè)備反過(guò)來(lái)向電池管理器的傳遞。僅LIICS設(shè)備采用具有包含專(zhuān)用電平移位器的PHY的菊花鏈接口，主機(jī)PHY可使用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口組件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵摼栈ㄦ溈偩€(xiàn)節(jié)點(diǎn)不需要電平移位。如圖1所示，主機(jī)111可包括CAN收發(fā)機(jī)，其促成電池管理器與其他車(chē)輛組件(諸如各種控制模塊和數(shù)據(jù)記錄儀(未示出))之間的通信。
[0105]本文所描述的實(shí)施例不限于電動(dòng)車(chē)輛，并且也可用在其他應(yīng)用領(lǐng)域，例如不間斷電源(UPS)和光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0106]參照具體解說(shuō)性示例描述了各個(gè)示例性實(shí)施例。解說(shuō)性示例被選擇成輔助本領(lǐng)域普通技術(shù)人員形成對(duì)各個(gè)實(shí)施例的清楚理解并實(shí)踐各個(gè)實(shí)施例。然而，可構(gòu)造成具有一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和設(shè)備的范圍、以及可根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的方法的范圍完全不被局限于已給出的具體解說(shuō)性示例。相反，如相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員基于本描述將容易認(rèn)識(shí)到的，可實(shí)現(xiàn)根據(jù)各種實(shí)施例的許多其他配置、安排、和方法。
[0107]本文檔中對(duì)小節(jié)標(biāo)題的使用僅是為了讀者方便，并且此類(lèi)標(biāo)題不應(yīng)被解釋成限制。
[0108]在相繼附圖中，遞增100的相似附圖標(biāo)號(hào)已被用于相似結(jié)構(gòu)。例如，在圖1、2、3A、3B和4中，電池管理器/主機(jī)分別用附圖標(biāo)號(hào)111、211、311和411來(lái)標(biāo)識(shí)。
[0109]就諸如頂、底、上、下等位置命名已被用于描述本發(fā)明的范疇而言，將領(lǐng)會(huì)，那些命名是參照對(duì)應(yīng)附圖來(lái)給出的，并且如果設(shè)備取向在制造或操作期間改變，則取而代之可應(yīng)用其他位置關(guān)系。如上所述，那些位置關(guān)系是出于清楚性而非限定性來(lái)描述的。
[0110]已關(guān)于具體實(shí)施例并參考某些附圖描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是僅由權(quán)利要求來(lái)闡述。所描述的附圖僅是示意性而非限制性的。在附圖中，出于解說(shuō)目的，各個(gè)元件的尺寸可放大且未按特定比例繪出。本發(fā)明旨在涵蓋組件及其工作模式的相關(guān)容限和屬性?xún)?nèi)無(wú)足輕重的變動(dòng)。本發(fā)明的非理想實(shí)踐旨在被涵蓋。
[0111]在本描述和權(quán)利要求中使用術(shù)語(yǔ)“包括”的情況下，其不排除其他元素或步驟。在引述單數(shù)名詞時(shí)使用不定冠詞或定冠詞(例如，“一”、“一個(gè)”或“該”)的情況下，這包括該名詞的復(fù)數(shù)，除非另有明確申明。因此，術(shù)語(yǔ)“包括”不應(yīng)被解讀為限于其后所列的項(xiàng)；其不排除其他元素或步驟，并且因此表達(dá)“設(shè)備包括項(xiàng)A和B”的范圍不應(yīng)限于僅包括組件A和B的設(shè)備。該表達(dá)表明，該設(shè)備就本發(fā)明而言?xún)H有的相關(guān)組件是A和B。
【權(quán)利要求】
1.一種電池組，包括: 第一電池端子和第二電池端子； 多個(gè)電池單元，每個(gè)所述電池單元包括: 電池元件； 電連接至所述電池元件的單元監(jiān)管器；以及 配置成與所述單元監(jiān)管器通信的通信部； 其中所有所述電池元件串聯(lián)在第一電池端子與第二電池端子之間； 多個(gè)總線(xiàn)接口，其與所述電池單元以交替方式安排以定義菊花鏈總線(xiàn)，每個(gè)所述總線(xiàn)接口被配置成用于信號(hào)通信，每個(gè)所述總線(xiàn)接口分別連接兩個(gè)毗鄰的所述電池單元的通信部；以及 電池管理器，其配置成經(jīng)由所述菊花鏈總線(xiàn)與所述電池單元通信， 其中所述電池組被配置成使得所述電池管理器使用直通模式協(xié)議向所述電池單元發(fā)送命令消息，并且每個(gè)所述電池單元使用移位模式協(xié)議向所述電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
2.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，還包括具有單元管理器的通信模塊，所述通信模塊被配置成用于所述電池管理器與所述菊花鏈總線(xiàn)之間的信號(hào)通信。
3.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，還包括具有跨電阻器電連接的單元管理器的通信模塊，所述電阻器連接在接地電位與第一電池端子和第二電池端子之一之間，所述通信模塊被配置成用于所述電池管理器與所述菊花鏈總線(xiàn)之間的信號(hào)通信。
4.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，其被配置成使得所述電池管理器與所述電池單元之間的通信使用具有時(shí)分復(fù)用的半雙工通信來(lái)實(shí)施。
5.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，其被配置成使得當(dāng)所述電池管理器使用所述直通模式協(xié)議向所述電池單元發(fā)送所述命令消息時(shí)，除了最遠(yuǎn)離所述電池管理器的電池單元以外的所有電池單元接收所述命令消息并且隨后將所述命令消息中繼給下一個(gè)所述電池單元。
6.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，所述確認(rèn)消息包括反映所述電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求1所述的電池組，其特征在于，其被配置成使得當(dāng)每個(gè)所述電池單元接收到所述命令消息時(shí)，所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
8.如權(quán)利要求7所述的電池組，其特征在于，所述電池單元通過(guò)將所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的所述至少一者轉(zhuǎn)發(fā)給沿所述菊花鏈總線(xiàn)更靠近所述電池單元管理器的毗鄰的所述電池單元來(lái)向所述電池管理器發(fā)送所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的所述至少一者O
9.一種在具有電池管理器的電池組中使用的電池單元，所述電池單元包括: 電池元件； 電連接至所述電池元件的單元監(jiān)管器；以及 配置成與所述單元監(jiān)管器通信的通信部； 其中所述電池單元被配置成使用直通模式協(xié)議從所述電池管理器接收命令消息，并且使用移位模式協(xié)議向所述電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
10.如權(quán)利要求9所述的電池單元，其特征在于，所述確認(rèn)消息包括反映所述電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求9所述的電池單元，其特征在于，其被配置成使得當(dāng)所述電池單元接收到所述命令消息時(shí)，所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
12.—種經(jīng)由連接電池管理器與多個(gè)電池單元的菊花鏈總線(xiàn)進(jìn)行通信的方法，包括: 使用直通模式協(xié)議經(jīng)由所述菊花鏈總線(xiàn)從所述電池管理器向所述電池單元發(fā)送命令消息；以及 使用移位模式協(xié)議經(jīng)由所述菊花鏈總線(xiàn)從至少一個(gè)所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送確認(rèn)消息和服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括使用具有時(shí)分復(fù)用的半雙工通信來(lái)實(shí)施所述命令消息的發(fā)送以及所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者的發(fā)送。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，向所述電池單元發(fā)送所述命令消息包括:除了最遠(yuǎn)離所述電池管理器的電池單元以外的所有電池單元接收所述命令消息并且隨后將所述命令消息中繼給下一個(gè)所述電池單元。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述確認(rèn)消息包括反映所述電池單元的狀況的數(shù)據(jù)。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)每個(gè)所述電池單元接收到所述命令消息時(shí)，所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者O
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的至少一者包括:將所述確認(rèn)消息和所述服務(wù)請(qǐng)求中的所述至少一者轉(zhuǎn)發(fā)給沿所述菊花鏈總線(xiàn)更靠近所述電池單元管理器的毗鄰的所述電池單元。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括: 從所述電池單元向所述電池管理器發(fā)送確收消息，所述確收消息包括確收并且包括狀態(tài)信息和電池單元數(shù)據(jù)中的至少一者。
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括: 從所述電池管理器向所述電池單元中的至少一些電池單元發(fā)送中斷消息以強(qiáng)制對(duì)所述系統(tǒng)的控制。
20.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括: 由于警報(bào)狀況而從電池單元向所述電池管理器發(fā)送服務(wù)請(qǐng)求消息以請(qǐng)求服務(wù)。
【文檔編號(hào)】H01M10/42GK104283748SQ201410326827
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月10日
【發(fā)明者】皮埃爾·D·格里夫, 馬特斯·J·G·拉默斯, 約翰尼斯·P·M·范拉默恩 申請(qǐng)人:大唐恩智浦半導(dǎo)體有限公司