專(zhuān)利名稱(chēng)：射頻能量管理系統(tǒng)的制作方法
在這樣的系統(tǒng)中，控制信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)從中央控制單元傳送到監(jiān)視裝置，而信息通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)從監(jiān)視裝置傳送到中央控制單元，這些導(dǎo)線(xiàn)貫穿車(chē)輛并將每個(gè)監(jiān)視裝置與中央控制單元連接。這些導(dǎo)線(xiàn)可以被扎在一起并沿車(chē)輛電氣系統(tǒng)的基本配線(xiàn)線(xiàn)路走線(xiàn)，也可以與基本配線(xiàn)線(xiàn)路分開(kāi)走線(xiàn)。
用于監(jiān)視和控制電力車(chē)中能源的工作參數(shù)的有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)因某些原因會(huì)不合乎要求。除了車(chē)輛電氣系統(tǒng)中已有的那些導(dǎo)線(xiàn)外，再使用導(dǎo)線(xiàn)會(huì)給車(chē)輛增加多達(dá)50磅的重量。這種增加的重量會(huì)降低車(chē)輛的加速度并增加電池充電頻度。有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)的使用還增加了車(chē)輛的造價(jià)，其中一方面是因?yàn)榘惭b附加布線(xiàn)的工時(shí)，另一方面是因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)本身的費(fèi)用。有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)的使用還增加了維護(hù)系統(tǒng)的費(fèi)用，這是因?yàn)閷⒈O(jiān)視裝置連接到電池的導(dǎo)線(xiàn)很貼近從而導(dǎo)致很可能出現(xiàn)的腐蝕損壞。這種腐蝕損壞對(duì)有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)的可靠性和使用壽命不利。
另外，有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)的使用要求采用高電壓隔離部件，以減小系統(tǒng)干擾或可能出現(xiàn)在信號(hào)線(xiàn)上的來(lái)自高電壓線(xiàn)的噪聲，這些高電壓線(xiàn)代表了車(chē)輛電氣系統(tǒng)中的電車(chē)電池組的特征。這些高電壓隔離部件的使用不僅增加了電車(chē)的造價(jià)還增加了車(chē)輛的重量。隨著將來(lái)部件升級(jí)，有線(xiàn)式能量管理系統(tǒng)也將受到限制，這是因?yàn)樾枰獮槊總€(gè)新升級(jí)的部件提供附加的布線(xiàn)。
因此，需要設(shè)計(jì)一種與電力車(chē)一塊使用的能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多個(gè)能以無(wú)線(xiàn)方式與中央控制單元通信的系統(tǒng)裝置，這種方式不會(huì)增加車(chē)輛的重量，不易造成電池?fù)p壞，易于快速安裝，不需要采用高電壓隔離器，并且它便于新裝置的任意升級(jí)或添加而無(wú)需改動(dòng)。這種能量管理系統(tǒng)最好具有這樣一些裝置，它們可用來(lái)監(jiān)視和/或控制一個(gè)或多個(gè)電池或者每個(gè)這種電池的電池單元，以執(zhí)行對(duì)這種電池的控制功能，以便優(yōu)化電池性能，例如提供電池均衡和/或電池?zé)峁芾?，從而?yōu)化由這種電池構(gòu)成的電池組的性能。具體地說(shuō)，這種能量管理系統(tǒng)最好(1)使得可檢測(cè)電池或電池單元的變化；(2)使得能存儲(chǔ)電池或電池單元性能的信息；(3)使得可跟蹤電池或電池單元的特性；和/或(4)使得可控制電池的控制裝置，從而優(yōu)化電池性能。
因此，在本發(fā)明的實(shí)施中，提供了一種無(wú)線(xiàn)射頻能量管理系統(tǒng)，用于電力設(shè)備例如具有電池動(dòng)力電源的電車(chē)中。這種能量管理系統(tǒng)包括一些電池控制模塊和/或一個(gè)控制單元。這些電池控制模塊可用來(lái)進(jìn)行彼此之間和/或與控制單元之間的雙向通信，或者可用來(lái)進(jìn)行單向發(fā)送或接收的通信。電池控制模塊所發(fā)送和/或接收的射頻信號(hào)載有與電源(如電池組，電池組中的各個(gè)電池，或構(gòu)成電池組的電池中的電池單元)的工作參數(shù)有關(guān)的信息。對(duì)于雙向和單向接收的電池控制模塊，控制單元用來(lái)接收這些信號(hào)和向電池控制模塊發(fā)送用于調(diào)節(jié)這種電源的工作參數(shù)的控制信號(hào)。另外，每個(gè)電池控制模塊無(wú)需該控制單元也能用來(lái)發(fā)送和/或接收來(lái)自其他電池控制模塊的控制信號(hào)。
在一種EMS實(shí)施方式中，每個(gè)電池控制模塊可用來(lái)監(jiān)視電源的一個(gè)或多個(gè)指定工作參數(shù)，并根據(jù)從控制單元接收到的指定控制信號(hào)控制或調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)。每個(gè)電池控制模塊可包括一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視或傳感元件(每個(gè)這種元件均可用來(lái)測(cè)量電源的指定工作參數(shù))，和下列其他裝置中的至少一個(gè)裝置射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)、控制器、存儲(chǔ)裝置、一些控制裝置、及它們的組合。電池控制模塊控制裝置可包括可視指示裝置、音響指示裝置、電源電流分流器裝置、射頻信號(hào)阻塞裝置、及它們的組合。每個(gè)雙向電池控制模塊都包括射頻發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，并可用來(lái)根據(jù)控制信號(hào)將電池工作參數(shù)信息發(fā)送給控制單元。
控制單元可用來(lái)監(jiān)視每個(gè)電池控制模塊中傳感元件測(cè)量到的電源的工作參數(shù)，并控制電池控制模塊調(diào)節(jié)這些工作參數(shù)。控制單元包括一個(gè)射頻接收機(jī)，用來(lái)接收每個(gè)電池控制模塊中射頻發(fā)射機(jī)發(fā)出的射頻信號(hào)。控制單元還包括一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)，用來(lái)發(fā)送可被每個(gè)電池控制模塊中射頻接收機(jī)接收的射頻控制信號(hào)?？刂茊卧u(píng)估每個(gè)電池控制模塊發(fā)出的有關(guān)電源工作參數(shù)的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)定的控制系統(tǒng)程序評(píng)估該數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生作為控制信號(hào)發(fā)送給電池控制模塊的預(yù)定控制命令?？刂茊卧捎脕?lái)控制或提供發(fā)向電池充電器或其他的車(chē)輛電氣管理系統(tǒng)(如車(chē)輛客艙氣候控制系統(tǒng))的電池信息，或者控制基于電池信息的輸入。
EMS可包括一個(gè)與控制器分離的接口裝置，使得可通過(guò)另一裝置如車(chē)上電源充電器接入一個(gè)或多個(gè)電池控制模塊，而與控制單元無(wú)關(guān)。另外，EMS還可包括用于通過(guò)射頻信號(hào)識(shí)別系統(tǒng)中電池控制模塊的相對(duì)位置的裝置。
射頻信號(hào)在控制單元與各電池控制模塊之間發(fā)送，無(wú)需利用附加的布線(xiàn)，而是利用電池組中電池之間的總傳導(dǎo)通路，該總傳導(dǎo)通路貫穿電池組并到達(dá)現(xiàn)有電氣系統(tǒng)的電源處理裝置。該總傳導(dǎo)通路充當(dāng)射頻信號(hào)的傳輸媒介。由于無(wú)需附加的布線(xiàn)、布線(xiàn)配線(xiàn)等就能進(jìn)行信號(hào)傳輸，并且由于將能量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一種模塊化結(jié)構(gòu)，因此所得到的系統(tǒng)重量輕，不易造成電池?fù)p壞，易于快速安裝，便于新模塊的升級(jí)或添加而無(wú)需大的改動(dòng)，便于電池或整個(gè)電池組的切換或更換，并且與現(xiàn)有有線(xiàn)式系統(tǒng)相比幾乎不需要高電壓隔離器。
參照說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)和附圖，可以了解同時(shí)更好地理解本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的能量管理系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括一個(gè)控制單元和一些電池監(jiān)視模塊；圖2是圖1中所示的電池控制模塊的示意圖；而圖3是圖1中所示的控制單元的示意圖；圖4是一種包括控制單元和分離的串行接口的能量管理系統(tǒng)實(shí)施方式的示意圖；圖5是一種包括以有線(xiàn)方式與車(chē)上電池充電器連接的控制單元的能量管理系統(tǒng)實(shí)施方式的示意圖；圖6是一種包括存儲(chǔ)裝置的電池控制模塊的示意圖；圖7是一種能量管理系統(tǒng)的電池分流裝置的示意圖；圖8是一種能量管理系統(tǒng)的電池加熱裝置的示意圖；圖9是一種單向發(fā)送的電池控制模塊的示意圖；圖10是一種單向接收的電池控制模塊的示意圖；圖11是一種包括鑒相器的控制單元的示意圖；圖12是一種包括圖11中的控制單元的能量管理系統(tǒng)的示意圖；圖13是圖4中的分離的控制單元和串行接口的示意圖；和圖14A和14B是能量管理系統(tǒng)信號(hào)阻塞裝置的示意圖，這些阻塞裝置可用來(lái)識(shí)別系統(tǒng)中電池控制模塊和/或電池的位置。
根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的能量管理系統(tǒng)(EMS)包括一個(gè)控制單元和一些電池控制模塊?；蛘哒f(shuō)，根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS可具有一種基于電池控制模塊的分布式控制系統(tǒng)，而不是基于單個(gè)控制單元的控制系統(tǒng)。EMS可用來(lái)監(jiān)視電池組中的電池、電池單元或電池組合的性能，測(cè)量它們的工作參數(shù)，和/或控制它們的工作參數(shù)，以?xún)?yōu)化電池性能。本發(fā)明的系統(tǒng)可與電池組一起應(yīng)用于電力設(shè)備，如電車(chē)和具有電池動(dòng)力電源的混合式電車(chē)(例如，軍用車(chē)輛、火車(chē)、輪椅、高爾夫推車(chē)和其他游覽車(chē)、升降機(jī)、鏟車(chē)、工業(yè)用車(chē)、公共汽車(chē)、機(jī)動(dòng)車(chē)以及三輪驅(qū)動(dòng)車(chē))，應(yīng)用于蓄電能應(yīng)用中(例如，家用應(yīng)急、商業(yè)運(yùn)作、輪船、飛機(jī)或衛(wèi)星的電源)，和應(yīng)用于用戶(hù)電子設(shè)備中。
參照?qǐng)D1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的安裝在電力設(shè)備的電氣系統(tǒng)中的EMS。該電氣系統(tǒng)包括若干個(gè)電池10，這些電池以串聯(lián)方式連接構(gòu)成一個(gè)電池組。在所示的實(shí)施方式中，示出了電池控制模塊與5個(gè)電池10一起使用，每個(gè)電池都是鉛酸蓄電池，其電壓范圍約為10至15VDC。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的EMS可用來(lái)與許多不同類(lèi)型的電池一起使用，即除了鉛酸結(jié)構(gòu)蓄電池外，還可與其他結(jié)構(gòu)的電池如鎳鉻、銀鋅、鋰聚合物、鋅空氣、鈉硫等結(jié)構(gòu)的電池一起使用。盡管本發(fā)明的EMS被描述為與電池即電化蓄能裝置一起使用，然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的EMS還可以與其他類(lèi)型的蓄能裝置諸如機(jī)械蓄能裝置(如慣性輪)和電蓄能裝置(如電容器)等一起使用。還應(yīng)當(dāng)理解，除了具體描述的和圖1中所示的情況外，本發(fā)明的EMS還可以與在電池組中以不同方式配置的電池即串聯(lián)、串/并聯(lián)、或并聯(lián)的電池一起使用。另外，本發(fā)明的EMS可以與由同一類(lèi)型電池構(gòu)成的電池組一起使用，也可以與由不同類(lèi)型電池(例如，鉛酸和鎳鉻蓄電池、鉛酸和鋅空氣蓄電池、鋰聚合物和鉛酸蓄電池、鋅空氣和鎳鉻蓄電池)組合而成的電池組一起使用。
該設(shè)備的電氣系統(tǒng)還包括電源處理裝置12。在電車(chē)中，這種電源處理裝置是一個(gè)電機(jī)控制器12，它可以是一個(gè)普通電機(jī)控制器，用于控制應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的車(chē)軸或車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)14的電壓的量值和極性。
該設(shè)備的電氣系統(tǒng)包括總傳導(dǎo)通路即總導(dǎo)線(xiàn)16，它由一股或多股導(dǎo)電線(xiàn)匯集而成，總導(dǎo)線(xiàn)用于將電池10電連接在一起，以構(gòu)成一個(gè)電池組，并將該電池組與設(shè)備中的其他基本電氣裝置連接。在電力車(chē)中，用總導(dǎo)線(xiàn)16將電池10串接來(lái)構(gòu)成電池組，并用總導(dǎo)線(xiàn)將電池組電連接到電機(jī)控制器12。因此，在電車(chē)中，來(lái)自電池組的電源通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16被送至電機(jī)控制器12，以便應(yīng)用于一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)14。
根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS包括一些電池控制模塊(BCM)18，它們可用來(lái)測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電源工作參數(shù)。正如電車(chē)中基本電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，每個(gè)BCM都可用來(lái)監(jiān)視電池組、電池組中的電池、或構(gòu)成電池組的電池中的電池單元的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)。正如電車(chē)中所安裝，通過(guò)將BCM電源引線(xiàn)20分別與相應(yīng)的電池10的正負(fù)端連接，來(lái)為各BCM提供12VDC的電源。或者，每個(gè)BCM可不用各自電池來(lái)供電，而可由內(nèi)部電源來(lái)供電，可由車(chē)上的電源(并非各個(gè)電池)來(lái)供電，可由AC電源的感應(yīng)傳輸來(lái)供電，可由太陽(yáng)能電源來(lái)供電，等等。
圖1的實(shí)施方式中的每個(gè)BCM 18均可用來(lái)監(jiān)視電池組中各個(gè)電池10的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)。因此，圖1中所示的EMS中所用的BCM的個(gè)數(shù)與用來(lái)構(gòu)成電池組的電池10的個(gè)數(shù)相同，即為5?；蛘撸珺CM可用來(lái)監(jiān)視構(gòu)成電池組的電池中的每個(gè)電池單元的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)，在這種情況下，所用的BCM的個(gè)數(shù)可能大于電池的個(gè)數(shù)?；蛘撸缭谝粋€(gè)或多個(gè)BCM用來(lái)監(jiān)視一個(gè)以上電池的情況下，EMS中所用的BCM的個(gè)數(shù)可能小于電池組中電池的總個(gè)數(shù)。因此，應(yīng)當(dāng)理解，除了以上具體描述的和圖1中所示的情況外，BCM還可以有其他應(yīng)用方式。
另外，盡管示出了每個(gè)BCM 18均是與各自的電池分離的裝置，然而，應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)BCM還可以被設(shè)計(jì)成其電池的一個(gè)整體部分，例如，可將BCM置于電池殼中與電解區(qū)隔離的某個(gè)分區(qū)內(nèi)。在這種實(shí)施方式中，在電池殼內(nèi)，BCM的所有輸出端和/或輸入端均與各自的電池端口連接，或者與別的電池的輸入端或輸出端連接。設(shè)計(jì)成電池的一個(gè)整體部分的BCM結(jié)構(gòu)還允許BCM與電池一起從電池電力裝置中取出，從而使得可對(duì)BCM進(jìn)行車(chē)下數(shù)據(jù)檢索，這些BCM可存儲(chǔ)電池工作參數(shù)和/或電池性能信息，諸如電池電流和電壓，最大和最小電池電壓，電池充電和/或放電周期，等等。
或者，BCM可被設(shè)計(jì)成可松脫地連接于電池組中所用的各個(gè)電池，以便當(dāng)從電池組中取出電池時(shí)便于將BCM從電池中取出，同時(shí)以便當(dāng)用新電池更換取出的電池時(shí)便于將BCM裝回到電池中。例如，每個(gè)BCM可被設(shè)計(jì)成用來(lái)連接電池組中的電池的總導(dǎo)線(xiàn)16的一部分。另外，被實(shí)施為與各自電池分離的裝置的BCM還可被設(shè)計(jì)成這樣的裝置它可從電力裝置中取出，獨(dú)立于各自的電池或作為各自電池的一部分，從而使得可從用來(lái)存儲(chǔ)上述電池工作參數(shù)和性能信息的BCM中檢索數(shù)據(jù)。此外，在每個(gè)BCM用來(lái)監(jiān)視單個(gè)電池單元的工作參數(shù)的地方，BCM還可被設(shè)計(jì)成可松脫地連接于各自的電池單元。
在一例實(shí)施方式中，每個(gè)BCM 18可用來(lái)監(jiān)視和測(cè)量各自電池10的一個(gè)或多個(gè)指定工作參數(shù)。盡管每個(gè)BCM所監(jiān)視和測(cè)量的特定工作參數(shù)可隨每種特定應(yīng)用情況而變，但可以包括電池電壓、電池電流、電池單元電解液濃度或具體重量、具體重量變化率、電解液高度、電池溫度、電池壓力以及它們的綜合情況。這些工作參數(shù)可用來(lái)確定電池的性能。每個(gè)BCM 18可用來(lái)監(jiān)視所需的電池工作參數(shù)如各自電池的電壓輸出和溫度，并根據(jù)控制信號(hào)將工作參數(shù)信息發(fā)送給控制單元。在一種EMS實(shí)施方式中，每個(gè)BCM 18根據(jù)控制信號(hào)還可用來(lái)控制各自電池的指定工作參數(shù)如電池電壓、電阻、溫度、電流等，換言之，這種BCM可使它與另一EMS裝置之間進(jìn)行雙向通信。在另一種EMS實(shí)施方式中，每個(gè)BCM可用來(lái)允許它到另一EMS裝置的單向通信，或者反方向的單向通信。
在一種包括具有雙向通信的BCM的EMS實(shí)施方式中，每個(gè)BCM可用來(lái)控制所需的電池工作參數(shù)如電池組中各自電池的電壓、電流或有效電阻，其方法是，將這些信息發(fā)送到車(chē)上EMS控制單元22(如下所詳述)，并接收來(lái)自這種控制單元的控制信號(hào)以執(zhí)行特殊功能。另外，雙向BCM也可以獨(dú)立于控制單元在彼此之間傳送信息，以執(zhí)行某些所需操作，如在BCM之間傳送電壓信息，并據(jù)此提供預(yù)定的控制功能。在這種實(shí)施方式中，BCM本身可提供分布式控制系統(tǒng)，從而可補(bǔ)充或取代控制單元。
在一種包括具有只發(fā)送信息的單向通信的BCM的EMS實(shí)施方式中，每個(gè)BCM可用來(lái)監(jiān)視所需的電池工作參數(shù)，并根據(jù)預(yù)定的報(bào)告算法將電池工作參數(shù)信息發(fā)送到EMS控制單元。在一種包括具有只接收控制信號(hào)的單向通信的BCM的EMS實(shí)施方式中，每個(gè)BCM可用來(lái)接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)以執(zhí)行特殊功能。本發(fā)明的EMS可包括全是雙向的BCM，或全是兩種單向類(lèi)型的BCM中一種，或是它們的組合。另外，本發(fā)明的BCM還可用來(lái)存儲(chǔ)所需的電池工作參數(shù)和/或性能信息，以供車(chē)上或車(chē)下檢索。
本發(fā)明的EMS的關(guān)鍵特征在于，控制單元與每個(gè)BCM之間的通信利用射頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而不是由普通傳輸裝置如采用導(dǎo)電線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的雙向或單向發(fā)送的BCM可用來(lái)接收來(lái)自各自電池的一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視單元或傳感器的模擬輸入信號(hào)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并利用指定的射頻將該信號(hào)發(fā)送到EMS控制單元22(如下所詳述)。為了便于在車(chē)內(nèi)傳輸射頻信號(hào)，將總導(dǎo)線(xiàn)16作為傳輸媒介，并將每個(gè)BCM 18的射頻輸入端和輸出端以及控制單元22連接到該總導(dǎo)線(xiàn)?？倢?dǎo)線(xiàn)16充當(dāng)傳輸媒介，從而將射頻信號(hào)從每個(gè)這種BCM發(fā)送到EMS控制單元，或從一個(gè)BCM發(fā)送到另一個(gè)BCM，而無(wú)需增添附加的布線(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS包括一個(gè)EMS控制單元22，控制單元包括一根連接到總導(dǎo)線(xiàn)16的信號(hào)導(dǎo)線(xiàn)，用于接收來(lái)自各BCM 18的射頻信號(hào)和/或向BCM 18發(fā)送射頻信號(hào)。控制單元22位于電池電力裝置上?？刂茊卧奈恢每梢匀Q于一些不同的變量，如可利用的空間、電池組類(lèi)型等。在某些實(shí)施方式中，控制單元22可做成電源處理裝置即電機(jī)控制器12的一部分。在包括雙向BCM的EMS實(shí)施方式中，控制單元22可用來(lái)接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)指定的BCM的電池工作參數(shù)信息，根據(jù)預(yù)定的控制系統(tǒng)程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，并向一個(gè)或多個(gè)指定的BCM 18發(fā)送監(jiān)視、測(cè)量和/或控制指令。在包括單向發(fā)送的BCM的EMS實(shí)施方式中，控制單元22可用來(lái)只接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)指定的BCM的電池工作參數(shù)信息。在包括單向接收的BCM的EMS實(shí)施方式中，控制單元22可用來(lái)向一個(gè)或多個(gè)指定的BCM發(fā)送電池工作參數(shù)控制信號(hào)。
控制單元22的關(guān)鍵特征在于，象BCM 18那樣，它可通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16用來(lái)接收來(lái)自每個(gè)BCM 18的射頻信號(hào)或向每個(gè)BCM 18發(fā)送射頻信號(hào)。圖1示出了一種包括一個(gè)被設(shè)計(jì)成單獨(dú)單元的控制單元22的EMS。當(dāng)控制單元與雙向BCM一起使用時(shí)，控制單元得到來(lái)自每個(gè)BCM的輸入射頻信號(hào)，并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后通過(guò)處理器發(fā)送該數(shù)字信號(hào)，處理器根據(jù)控制系統(tǒng)程序評(píng)估該數(shù)字信號(hào)并提供數(shù)字輸出控制信號(hào)。這種控制單元22可得到該數(shù)字輸出控制信號(hào)，將它轉(zhuǎn)換成射頻控制信號(hào)，并將射頻控制信號(hào)發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)指定的BCM 18。
圖4示出了另一種包括可與分離的接口裝置66一起工作的控制單元64的EMS實(shí)施方式。當(dāng)分離的接口裝置66與雙向BCM一起使用時(shí)，它既可以接收發(fā)自BCM的射頻信號(hào)并將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，用于轉(zhuǎn)發(fā)到控制單元64，又可以接收來(lái)自控制單元64的數(shù)字輸出控制信號(hào)并將它們轉(zhuǎn)換為射頻控制信號(hào)，用于轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)或多個(gè)指定的BCM 18或轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)EMS裝置例如車(chē)上的電池充電器。
為了使得能進(jìn)行從控制單元22到一個(gè)或多個(gè)指定的BCM 18的通信，EMS控制單元包括對(duì)每個(gè)輸出控制信號(hào)進(jìn)行編碼或編址的裝置，以便被一個(gè)或多個(gè)指定的BCM 18所識(shí)別。每個(gè)BCM還可具有用于讀取控制信號(hào)的輔助裝置，以判斷控制信號(hào)是否發(fā)向那個(gè)特定的BCM。由于控制單元22以這種方式設(shè)計(jì)，因此它可將控制信號(hào)發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)指定的BCM。另外，在另一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)BCM還可用來(lái)識(shí)別一個(gè)以上編址控制信號(hào)，從而使控制單元能同時(shí)控制一個(gè)以上的BCM。在某些工作條件下，例如當(dāng)能源即電池組太冷而要求控制若干個(gè)BCM對(duì)電池組中的若干個(gè)電池進(jìn)行加熱從而提供增強(qiáng)的電池性能時(shí)，就要求這樣。另外，還要求BCM可同時(shí)響應(yīng)控制單元所發(fā)送的給定命令信號(hào)，以提供諸如從電池組中的每個(gè)電池同時(shí)得到的電池電壓的信息，或根據(jù)控制單元發(fā)送的指定控制信號(hào)例如通過(guò)射頻傳輸將這些得到的信息存儲(chǔ)在BCM存儲(chǔ)裝置中，以供后續(xù)檢索。
仍參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS還包括這樣的裝置，用于萬(wàn)一電池兩端之間開(kāi)路也能保證控制單元22與每個(gè)BCM 18之間的射頻信號(hào)不被中斷或斷開(kāi)。在一種實(shí)施方式中，這種裝置是跨接在各個(gè)電池10正負(fù)端之間的電容器24；電池10與各自的BCM的電源引線(xiàn)20并聯(lián)電連接。萬(wàn)一開(kāi)路，電容器便為電池兩端之間的射頻信號(hào)提供通路。如果不用這種電容器24，電池組中電池的開(kāi)路會(huì)截?cái)嗫刂茊卧c開(kāi)路點(diǎn)下游的那些BCM之間的射頻傳輸。應(yīng)當(dāng)理解，每個(gè)電容器24都裝在各自的BCM內(nèi)，而圖1中所示的電容器都在各個(gè)BCM之外，這只是為了便于說(shuō)明。
根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS還可包括這樣的裝置，用于使控制單元22免受總導(dǎo)線(xiàn)16與控制單元之間的高電壓差的影響并用于濾除除了BCM發(fā)送的射頻信號(hào)之外的其他信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，這種裝置是接在控制單元22與總導(dǎo)線(xiàn)16之間的線(xiàn)路中的電容器26。該電容器主要用來(lái)使控制單元22免受任何可能產(chǎn)生的高電壓差的影響。電容器26還具有高通濾波器特性，從而使射頻信號(hào)能進(jìn)出控制單元。高通濾波器的低截止頻率由射頻通信所用的頻率值確定，在本實(shí)施方式中被設(shè)定在約30KHz。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，這種電容器26的使用是可選的。
根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS還可包括這樣的裝置，用于阻止來(lái)自通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16連接到該電氣系統(tǒng)的其他電氣裝置的高頻信號(hào)通過(guò)，并用于防止從EMS到電源處理裝置即電機(jī)控制器的射頻信號(hào)的泄漏。在一例實(shí)施方式中，這種裝置用于確保每個(gè)BCM產(chǎn)生的射頻信號(hào)都能發(fā)送到控制單元，并確?？刂茊卧a(chǎn)生的每一射頻控制信號(hào)能都發(fā)送到每個(gè)BCM，以免高頻干擾或信號(hào)泄漏。在一種實(shí)施方式中，這種裝置用于切斷電機(jī)控制器12產(chǎn)生的高頻信號(hào)到總導(dǎo)線(xiàn)16的通路，并阻止射頻信號(hào)從總導(dǎo)線(xiàn)通向電機(jī)控制器。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，用于阻止來(lái)自電機(jī)控制器的高頻信號(hào)通過(guò)并用于消除電機(jī)控制器的射頻泄漏的裝置包括由信號(hào)濾波材料制成的隔離環(huán)28。環(huán)28每個(gè)都套在緊靠電機(jī)控制器12的每個(gè)連接點(diǎn)一端的總導(dǎo)線(xiàn)16上。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，環(huán)28由鐵氧體珠制成，鐵氧體珠可濾除或阻止來(lái)自電機(jī)控制器12的約100KHz以上的高頻信號(hào)進(jìn)入總導(dǎo)線(xiàn)16中。鐵氧體珠還可阻止EMS射頻信號(hào)進(jìn)入電機(jī)控制器中，從而消除信號(hào)泄漏。
再參照?qǐng)D1，電力設(shè)備或車(chē)的電氣系統(tǒng)還包括一個(gè)電池充電器29。所示EMS可與電池充電器29連接。在一種實(shí)施方式中，電池充電器29可裝在電車(chē)上，并具有DC電源線(xiàn)30，電源引線(xiàn)通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16電連接到電池組。與以上所討論環(huán)一樣的環(huán)28套在緊靠充電器29的每個(gè)連接點(diǎn)一端的引線(xiàn)30上，其用途與以上所討論的用途一樣。充電器29有一根便于與外部AC電源連接的電源線(xiàn)31。充電器29可以裝在車(chē)上或者置于車(chē)下。在一種EMS實(shí)施方式中，電池充電器29與控制單元22可制成單個(gè)裝置，安裝在車(chē)上。在圖1所示的EMS實(shí)施方式中，電池充電器29裝在電力設(shè)備或車(chē)上，并與控制單元22是分離的。在還有一種如圖5所示的EMS實(shí)施方式中，電池充電器可裝車(chē)上，并通過(guò)布線(xiàn)68接收來(lái)自車(chē)上控制單元22的數(shù)字或模擬形式的控制信號(hào)。電池充電器29可用來(lái)向EMS查詢(xún)電池信息，并且可以有它自己的處理器，處理器能獨(dú)立地(即無(wú)需通過(guò)控制單元22)或通過(guò)控制單元與BCM聯(lián)系。
在另一種EMS實(shí)施方式中，電池充電器29不裝在電車(chē)上，它有DC電源引線(xiàn)30，以便于當(dāng)對(duì)電池組充電時(shí)與總導(dǎo)線(xiàn)16進(jìn)行臨時(shí)電連接。臨時(shí)電連接可采用普通連接方法如采用可松脫的硬件有線(xiàn)式連接、電感耦合等方法進(jìn)行。象車(chē)上充電器實(shí)施方式一樣，環(huán)28套在緊靠車(chē)下充電器的連接點(diǎn)一端的電源引線(xiàn)30上。車(chē)下充電器可以是置放在車(chē)輛維修部、公共或私人停車(chē)庫(kù)等處的電池組充電系統(tǒng)的一部分。
EMS還包括置于車(chē)下的第二控制單元33。第二控制單元即車(chē)下控制單元33連接于車(chē)上或車(chē)下的充電器29的引線(xiàn)30。車(chē)下控制單元33以與上述和下述的控制單元22相同的方式配置，以便通過(guò)有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)或感應(yīng)信號(hào)耦合利用射頻傳輸與車(chē)上的控制單元22和/或BCM通信。具體地說(shuō)，車(chē)下控制單元33用來(lái)監(jiān)視電池工作參數(shù)并控制一個(gè)或多個(gè)BCM，以便當(dāng)對(duì)電池組充電時(shí)調(diào)節(jié)一個(gè)或多個(gè)電池或電池單元的工作情況。另外，正如以下所詳述，在充電期間或在電池組其他方面的維修或維護(hù)期間，車(chē)下控制單元還用來(lái)檢索存儲(chǔ)在車(chē)上控制單元22和/或BCM中的電池工作性能信息。與上面所討論的電容器26一樣，電容器35接在車(chē)下控制單元的射頻傳輸線(xiàn)與引線(xiàn)30之間的線(xiàn)路中。
車(chē)下控制單元33可為用戶(hù)接口37提供連接，以便對(duì)車(chē)上控制單元22編程和訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)在車(chē)上控制單元和/或BCM中的信息。在某些實(shí)施方式中，車(chē)下控制單元被制做成車(chē)下充電器的一部分，并被編程接收從BCM或控制單元22下載的電池性能信息和在電池組充電期間調(diào)節(jié)電池工作參數(shù)?；蛘撸脩?hù)接口37還可用來(lái)直接與車(chē)上控制單元22通信，以便，例如利用模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、射頻信號(hào)等，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪B接裝置檢索所需信息或?qū)υ摽刂茊卧幊?。另外，用?hù)接口37還可用來(lái)對(duì)與EMS通信或由EMS控制的其他裝置(例如電機(jī)控制器和/或電池充電器)進(jìn)行編程或檢索其信息。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D2，每個(gè)BCM 18均包括監(jiān)視單元或傳感器32，它們用來(lái)測(cè)量或監(jiān)視指定的電源或電池的工作參數(shù)。在一種實(shí)施方式中，每個(gè)BCM 18均包括兩個(gè)監(jiān)視單元34和36，用于測(cè)量各自電池的電壓和溫度。每個(gè)監(jiān)視單元32都以12VDC電源工作，并提供約為0-5VDC范圍的模擬信號(hào)輸出。在一種一個(gè)BCM包括一個(gè)以上監(jiān)視單元32的實(shí)施方式中，提供了一種模擬復(fù)用器38，它可以接受來(lái)自每個(gè)監(jiān)視單元如電壓監(jiān)視單元34和溫度監(jiān)視單元36的模擬信號(hào)輸出。復(fù)用器38的操作由BCM中的控制器控制(如下所詳述)。
每個(gè)雙向和單向發(fā)送的BCM 18包括一個(gè)電壓-頻率轉(zhuǎn)換器40，該轉(zhuǎn)換器用于接收來(lái)自模擬復(fù)用器38的輸入模擬信號(hào)并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為特定電壓脈沖串等的數(shù)字信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換器40可用來(lái)接收0-5VDC的輸入模擬信號(hào)并將該輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)不是無(wú)輸出(也稱(chēng)為邏輯“0”)就是約5V的輸出(也稱(chēng)為邏輯“1”)，其中，電壓信息被編碼成脈沖串的頻率。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，數(shù)據(jù)的傳輸可利用其他通用模擬和數(shù)字傳輸方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
每個(gè)雙向和單向發(fā)送的BCM 18包括一個(gè)射頻(RF)發(fā)射機(jī)42，該發(fā)射機(jī)用于對(duì)轉(zhuǎn)換器40輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。射頻發(fā)射機(jī)42可以是寬帶發(fā)射機(jī)，如頻移鍵控(FSK)發(fā)射機(jī)。RF發(fā)射機(jī)42的輸出連接到總導(dǎo)線(xiàn)16，以便射頻信號(hào)通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16發(fā)送到控制單元22。在一種實(shí)施方式中，RF發(fā)射機(jī)可用來(lái)發(fā)送約5.5MHz的寬帶射頻信號(hào)。每個(gè)RF發(fā)射機(jī)的操作均由各BCM的控制器中的定時(shí)電路控制。
每個(gè)雙向和單向接收的BCM 18包括這樣一種裝置，用于消除EMS發(fā)送的射頻信號(hào)范圍之外的高頻信號(hào)進(jìn)入BCM。在一種實(shí)施方式中，這種裝置是一個(gè)接在總導(dǎo)線(xiàn)16與BCM中的RF解調(diào)器之間的線(xiàn)路中的輸入濾波器44。在一種實(shí)施方式中，該輸入濾波器44被設(shè)計(jì)成一種4.5MHz的帶通濾波器，以阻止約4.5MHz以上或以下的射頻信號(hào)通過(guò)，并被設(shè)計(jì)成一種共模抑制濾波器，從而減小或消除可能的信號(hào)干擾。
在一種EMS實(shí)施方式中，通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)16發(fā)自控制單元22的射頻信號(hào)，根據(jù)特定的數(shù)字控制信號(hào)，以約4.5MHz的寬帶射頻被發(fā)送到每個(gè)雙向或單向接收的BCM?？刂茊卧l(fā)送的每一射頻控制信號(hào)由一個(gè)指向一個(gè)或多個(gè)BCM的地址串和一個(gè)特定的命令串組成。這種EMS實(shí)施方式中所用的每個(gè)BCM 18都包括一個(gè)RF解調(diào)器46等，該解調(diào)器用來(lái)接收發(fā)自控制單元22的射頻控制信號(hào)并將該信號(hào)解調(diào)成數(shù)字信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，RF解調(diào)器46能接收4.5MHz的寬帶射頻控制信號(hào)并將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)0或5V。
這種EMS實(shí)施方式中所用的每個(gè)BCM 18都包括用于對(duì)從RF解調(diào)器46接收到的數(shù)字控制信號(hào)進(jìn)行解碼的裝置。在一種實(shí)施方式中，解碼裝置是一種郵政編碼標(biāo)準(zhǔn)化咨詢(xún)組(POCSAG)解碼器，它也稱(chēng)為國(guó)際無(wú)線(xiàn)電咨詢(xún)委員會(huì)(CCIR)一號(hào)編頁(yè)碼(pagingcode)。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，也可以采用其他眾所周知的解碼裝置。POCSAG解碼器48能識(shí)別所接收到的數(shù)字控制信號(hào)即編址命令串是否發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)特定的BCM 18。如果識(shí)別到正確的編址碼，那么POCSAG解碼器將信號(hào)的其余部分即命令串發(fā)送到控制器50。如果POCSAG解碼器接收到不正確的編址碼，則其余命令串不被傳送給控制器50。如上所述，每個(gè)BCM 18均可用來(lái)識(shí)別一個(gè)或多個(gè)地址碼，因此，如果需要，由一個(gè)以上的BCM組成的組可同時(shí)被控制。現(xiàn)有的收發(fā)信機(jī)還提供了內(nèi)部通信和/或一些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可用來(lái)代替上述POCSAG解碼器。
盡管BCM在圖2中被示為并在上面被描述為包括分離的輸入濾波器44、FM調(diào)制器46、解碼器48和FM發(fā)射機(jī)42，然而，應(yīng)當(dāng)理解，所用的這些分離裝置可用能提供同樣功能的一個(gè)或多個(gè)集成裝置如收發(fā)信機(jī)來(lái)取代。
對(duì)于雙向和單向接收的BCM，控制器50用來(lái)接受輸入數(shù)字控制信號(hào)即發(fā)自控制單元22的命令串，并識(shí)別該命令串是否與預(yù)定命令相符。在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，控制器50執(zhí)行簡(jiǎn)單的模式匹配，以判斷該命令串是否與下列六種預(yù)定命令之一相符(1)分流和發(fā)送電壓；(2)分流和發(fā)送溫度；(3)分流但不發(fā)送；(4)發(fā)送溫度；(5)發(fā)送電壓；(6)不分流也不發(fā)送；(7)記錄電壓并將值存儲(chǔ)在BCM存儲(chǔ)裝置中；(8)發(fā)送存儲(chǔ)在BCM存儲(chǔ)裝置中的電壓；(9)打開(kāi)BCM LED或其他可視指示裝置一段時(shí)間；(10)打開(kāi)BCM LED或其他可視指示裝置并保持；(11)關(guān)閉BCM LED或其他可視指示裝置；(12)打開(kāi)和/或關(guān)閉BCM蜂鳴器或其他音響指示裝置；或(13)打開(kāi)/關(guān)閉當(dāng)前分流單元。一旦控制器50識(shí)別出一個(gè)特定的命令串，它便輸出一個(gè)控制信號(hào)，以激活一個(gè)特定的裝置。發(fā)送控制信號(hào)，可以激活一個(gè)或多個(gè)裝置，包括RF發(fā)射機(jī)42、模擬復(fù)用器38以及一個(gè)或多個(gè)控制裝置(如下所述)。控制器50還可以被編程，使得BCM可根據(jù)內(nèi)部判據(jù)或根據(jù)其他BCM發(fā)送的信號(hào)，而不根據(jù)來(lái)自控制單元22的控制信號(hào)，來(lái)執(zhí)行電池監(jiān)視和控制功能。
對(duì)于雙向BCM，如圖4中所示，控制器50的輸出連接到RF發(fā)射機(jī)42，以根據(jù)從控制單元22接收到的特定命令串如以上的命令1-2和4-5，來(lái)操縱發(fā)射機(jī)。控制器50的輸出還連接到模擬復(fù)用器338，以根據(jù)從控制單元22接收到的特定命令如以上的1-2和4-5，在電壓和溫度監(jiān)視單元34和36之間進(jìn)行切換。
本發(fā)明的BCM還可以用來(lái)存儲(chǔ)電池參數(shù)和/或性能信息。參照?qǐng)D6，在這種BCM中，控制器50連接到存儲(chǔ)裝置70，存儲(chǔ)裝置可用來(lái)存儲(chǔ)監(jiān)視單元34和36收集到的電池工作參數(shù)和電池性能信息，并當(dāng)需要檢索時(shí)向控制器提供這些存儲(chǔ)信息。該存儲(chǔ)裝置可以是串行EEPROM、SRAM、快速存儲(chǔ)器或其他類(lèi)型的非易失性存儲(chǔ)器，包括在控制器50上的存儲(chǔ)器。
當(dāng)需要存儲(chǔ)監(jiān)視單元34和36收集到的電池工作參數(shù)和性能信息時(shí)，通過(guò)模擬復(fù)用器38將這些收集到的信息傳送到控制器50?？刂破?0可以例如根據(jù)發(fā)自控制單元22的特定RF控制信號(hào)來(lái)存儲(chǔ)這些信息。所存儲(chǔ)的信息可包括瞬時(shí)和平均電池電壓、最大和最小電池電壓、單個(gè)電池單元信息、電池充放電周期的數(shù)量和深度、電池壽命等。在BCM中存儲(chǔ)這些電池工作參數(shù)/性能信息的能力是需要的，以便例如判斷被監(jiān)視的電池是否正常地用于電池保質(zhì)期內(nèi)。對(duì)于雙向BCM，可以例如根據(jù)從車(chē)上控制單元22或車(chē)下控制單元33發(fā)送到控制器50的RF控制信號(hào)，通過(guò)FM發(fā)射機(jī)42利用RF信號(hào)從存儲(chǔ)裝置70中取出所存儲(chǔ)的信息。對(duì)于單向發(fā)送的BCM，可以根據(jù)內(nèi)部控制器50編程發(fā)送所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)以供檢索。
此外，如圖6中所示，本發(fā)明的BCM還可包括用于向控制單元22、其他BCM或其他EMS裝置提供BCM位置和識(shí)別信息的模擬或數(shù)字裝置。在一例實(shí)施方式中，這種定位裝置采用與控制器50連接的DIP開(kāi)關(guān)72。每個(gè)BCM的DIP開(kāi)關(guān)72可在部件或車(chē)輛裝配過(guò)程中安裝，使得各BCM可以獨(dú)立地被識(shí)別，從而使各雙向或單向發(fā)送的BCM將這種DIP開(kāi)關(guān)定位位置發(fā)送給控制單元或其他EMS裝置，用于指示電池組中BCM的位置。另外，DIP開(kāi)關(guān)還可用來(lái)識(shí)別和/或區(qū)分電池組中不同的電池類(lèi)型，以便例如識(shí)別和/或區(qū)分鉛酸電池和鎳鉻電池。
需要的話(huà)，如圖6所示，為了識(shí)別電池組中的BCM，本發(fā)明的BCM還可包括一個(gè)可視指示裝置和/或音響指示裝置。在一例實(shí)施方式中，一種合適的可視指示裝置是LED 74，它與BCM控制器50連接并定位于BCM，以便當(dāng)BCM裝在電池組中時(shí)可以進(jìn)行直觀(guān)觀(guān)察。LED 74可由來(lái)自控制單元22的控制信號(hào)、由內(nèi)部BCM協(xié)議、由來(lái)自別的BCM的信號(hào)或由來(lái)自某個(gè)別的EMS裝置的信號(hào)激活。在一例實(shí)施方式中，一種合適的音響指示裝置是蜂鳴器76，它與BCM控制器50連接并定位于BCM，以便當(dāng)BCM裝在電池組中時(shí)可以進(jìn)行音響指示。同LED一樣，蜂鳴器76也可由來(lái)自控制單元22的控制信號(hào)、由內(nèi)部BCM協(xié)議、由來(lái)自別的BCM的信號(hào)或由來(lái)自某個(gè)別的EMS裝置的信號(hào)激活。例如，一個(gè)或多個(gè)BCM的LED和/或蜂鳴器可根據(jù)檢測(cè)到的各電池的電池參數(shù)的變化，由來(lái)自控制單元22的控制信號(hào)激活。
控制器50的輸出還可連接到引起一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù)的某些變化或?qū)CM 18所監(jiān)視的各電池或電池單元進(jìn)行熱管理的一個(gè)或多個(gè)控制單元或裝置。在一種實(shí)施方式中，這種控制裝置是一個(gè)旁路分流裝置(BSD)52。如圖7中所示，BSD 52跨接在各電池82的正負(fù)端78和80上，并可用來(lái)根據(jù)接收到的特定控制信號(hào)，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)電流分流裝置將電池組中的各電池放電。在一例實(shí)施方式中，BSD 52包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)84，它們并聯(lián)連接，并可接收來(lái)自某個(gè)EMS裝置(如控制單元22或BCM控制器50)的控制信號(hào)。與每個(gè)開(kāi)關(guān)串聯(lián)連接的是特定的電流分流裝置86，通過(guò)激活各開(kāi)關(guān)84它才開(kāi)始工作。BSD 52所選用的電流分流裝置的類(lèi)型可隨特定應(yīng)用情況而變，但可包括一個(gè)或多個(gè)不同的分流電阻，它們可用來(lái)達(dá)到各電池的所需放電率，以實(shí)現(xiàn)電池組中的電池均衡。另外，電流分流裝置86還可以是一種用于對(duì)各電池進(jìn)行熱管理的熱電裝置，以便例如對(duì)電池進(jìn)行加熱和冷卻，從而優(yōu)化電池的工作或充電狀態(tài)。因此，BSD可用來(lái)旁路電池電流，以實(shí)現(xiàn)電池均衡或電池?zé)峁芾怼?yīng)當(dāng)理解，盡管為簡(jiǎn)明起見(jiàn)圖7中所示的BSD與BCM分離，然而，也可以將這種BSD設(shè)計(jì)成各BCM的一部分。
在一種實(shí)施方式中，一旦控制器50根據(jù)從控制單元接收到的命令如命令1-3激活了BSD 52，BSD 52就可將各電池放電，以實(shí)現(xiàn)電池均衡。BSD通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)電阻用作電流分流裝置86從電池中放出電流來(lái)達(dá)到這一目的。需要的話(huà)，BSD 52還可包括從分流電阻(見(jiàn)圖7中的電流分流裝置3)到電池一端或其他適合的金屬電池電極的熱連接88，以便將這種電池端作為電阻的散熱片。將電池端作為分流電阻的散熱片是必要的，因?yàn)?，這樣就無(wú)需BSD本身再含一個(gè)散熱片，從而減小了BSD的總尺寸。正如以上所述，可以要求激活一個(gè)或多個(gè)BCM中的BSD中的分流電阻以將電池組中的一個(gè)或多個(gè)電池放電，以便例如控制電池組中的各個(gè)電池的電壓輸出從而實(shí)現(xiàn)電池均衡，或者保護(hù)電池免受有害的過(guò)充電的影響。本發(fā)明的BSD還可根據(jù)它們各自的BCM來(lái)設(shè)計(jì)和工作，以將電池中的各電池單元分流。
圖8示出了一種BSD 52，它包括一個(gè)電池加熱裝置89形式的熱電電流分流裝置，用于進(jìn)行電池?zé)峁芾怼Ｔ谝焕龑?shí)施方式中，這種電池加熱裝置可以是一種外加熱裝置，例如是安裝在電池外表面的加熱墊片或覆蓋層，也可以是一種內(nèi)加熱裝置，例如安裝在電池本身內(nèi)部的加熱裝置。在這兩種實(shí)施方式中，當(dāng)根據(jù)發(fā)送到BSD中各開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)確定了電池電流通路(therethrough)時(shí)，這種BSD電流分流裝置均可用來(lái)將電池加熱。采用電池加熱電流分流裝置是需要的，以便例如將電池預(yù)加熱，從而在低溫條件下達(dá)到所需的工作溫度?；蛘撸谀承╇姵毓ぷ鳁l件下，可能要用電池冷卻電流分流裝置(如佩爾蒂模塊)將電池冷卻。在一種實(shí)施方式中，電流分流電池加熱裝置88是一種位于電池底部的外加熱墊片。加熱墊片根據(jù)電池電流通路用來(lái)產(chǎn)生所需的熱度，從而通過(guò)傳導(dǎo)將電池加熱。另外，如果需要，分流電池加熱裝置還可用來(lái)將電池中的各電池單元加熱。例如，一個(gè)特定電池的BCM可以控制若干個(gè)BSD，這些BSD每個(gè)都可對(duì)電池的各電池單元執(zhí)行分流功能。
圖9示出了一種單向發(fā)送的BCM 90，它包括監(jiān)視單元92和94、一個(gè)模擬復(fù)用器96、一個(gè)控制器98、電壓-頻率轉(zhuǎn)換器100和與總導(dǎo)線(xiàn)16連接的FM發(fā)射機(jī)102。圖10示出了一種單向接收的BCM 104，它包括一個(gè)輸入濾波器106、一個(gè)FM解調(diào)器108、一個(gè)控制器110和一個(gè)受控裝置112。
下面參照?qǐng)D3，在一種EMS實(shí)施方式中，EMS控制單元22包括一個(gè)RF接收機(jī)56，它有一個(gè)通過(guò)可選的線(xiàn)內(nèi)式電容器26(如圖1中所示)與總導(dǎo)線(xiàn)16連接的輸入端。RF接收機(jī)56是一個(gè)寬帶接收機(jī)，用于接收各BCM的RF發(fā)射機(jī)所發(fā)送的寬帶射頻信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，RF接收機(jī)56可用來(lái)接收約5.5MHz寬帶射頻信號(hào)。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的EMS可以使用頻率范圍約為1KHz至1GHz的射頻信號(hào)。RF接收機(jī)56還將接收到的射頻信號(hào)解調(diào)為數(shù)字電壓信號(hào)(例如，在一種實(shí)施方式中為0至5VDC)。
RF接收機(jī)56的輸出可以直接連接到微控制器單元58，或者可以通過(guò)數(shù)字復(fù)用器60或其他數(shù)字交換電路連接到微控制器單元58。復(fù)用器60由微控制器單元58操作，以從若干個(gè)不同的輸入信號(hào)中選定一個(gè)，由微處理器單元來(lái)處理。在一種實(shí)施方式中，復(fù)用器60用來(lái)在來(lái)自RF接收機(jī)56的輸出信號(hào)和來(lái)自車(chē)輛中其他電氣裝置的輸入信號(hào)(如來(lái)自電機(jī)控制器的輸入信號(hào))之間進(jìn)行選擇，以提供電壓、電流、溫度和充電狀態(tài)信息。
微控制器單元58可以依靠現(xiàn)存的電源(例如當(dāng)在電車(chē)上使用時(shí)為12VDC)工作，并且包括一個(gè)微處理器板(未示出)。或者，微控制器單元也可以靠?jī)?nèi)部電源，除電池組之外的汽車(chē)電源，太陽(yáng)能電源等供電來(lái)進(jìn)行工作。微處理器板可接受一些不同的輸入信號(hào)，包括RF接收機(jī)56輸出的數(shù)字電壓信號(hào)。微處理器板被編程，以接收RF接收機(jī)輸出的信號(hào)，并且還將接收到的信息存儲(chǔ)在SRAM或EEPROM中。控制單元22可以為用戶(hù)接口提供連接，以便對(duì)微處理器板編程和訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)微處理器SRAM中的信息。以后為了進(jìn)行診斷評(píng)估等，可對(duì)存儲(chǔ)在微控制器單元58中的信息進(jìn)行檢索。這種存儲(chǔ)的信息包括，電池組中各個(gè)電池或電池組中電池的各個(gè)電池單元的性能檔案，關(guān)于電池或電池組的使用壽命的性能檔案，或電池或電池組的使用間隔范圍內(nèi)的性能檔案。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，在車(chē)輛維護(hù)或電池組維修期間，由車(chē)下控制單元33來(lái)檢索這種電池性能檔案，以提供可以指明與特定電池有關(guān)的故障的機(jī)理或原因等重要信息。檢索所存儲(chǔ)的電池工作參數(shù)和/或性能信息的能力是重要的，以便例如判斷電池是否維護(hù)過(guò)，維修過(guò)，還是正常地用于電池保質(zhì)期內(nèi)。
微處理器根據(jù)一個(gè)或多個(gè)控制系統(tǒng)程序，對(duì)從RF接收機(jī)56接收到的信號(hào)輸出(例如各個(gè)BCM發(fā)送的電池工作參數(shù)信息)進(jìn)行評(píng)估。在不同實(shí)施方式中，微處理器采用控制、模式識(shí)別、人工智能、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或其他分析和控制技術(shù)來(lái)解釋從各BCM接收到的信息和/或產(chǎn)生一個(gè)控制響應(yīng)。一旦評(píng)估了所接收的信息，微處理器就開(kāi)始執(zhí)行一步或多步包括產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)特定命令的處理步驟。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，微處理器單元58產(chǎn)生上述11個(gè)命令中的一個(gè)或多個(gè)命令。每個(gè)命令都是包括0或5V的比特串的串行數(shù)字控制信號(hào)。每個(gè)命令串附帶有一個(gè)或多個(gè)地址，被規(guī)定為與特定BCM的一個(gè)或多個(gè)地址相符的附加的串行數(shù)字信號(hào)。這樣，控制單元22就可以將控制信號(hào)發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)特定的BCM。盡管具體地公開(kāi)了一種將命令串標(biāo)記或編址到一個(gè)或多個(gè)指定的BCM的特定方法，然而，應(yīng)當(dāng)理解，還可以采用別的對(duì)命令串進(jìn)行標(biāo)記或編址的技術(shù)，例如采用模擬標(biāo)記技術(shù)、其他數(shù)字標(biāo)記技術(shù)，或者用多信道的射頻信號(hào)。
微控制器單元58的輸出信號(hào)(例如編址的命令脈沖信號(hào))被發(fā)送到RF發(fā)射機(jī)62。RF發(fā)射機(jī)62最好是一個(gè)類(lèi)似于各BCM中的V發(fā)射機(jī)的寬帶發(fā)射機(jī)。RF發(fā)射機(jī)62得到該串行數(shù)字信號(hào)，并根據(jù)是接收到“1”還是“0”信號(hào)，發(fā)送約4.5MHz的寬帶射頻信號(hào)。RF發(fā)射機(jī)62的輸出通過(guò)線(xiàn)內(nèi)式電容器26連接到總導(dǎo)線(xiàn)16?；蛘撸現(xiàn)M發(fā)射機(jī)62和FM接收機(jī)56可以不是并接到隔離電容器26，而是利用各自的隔離電容器通過(guò)各自的連接單獨(dú)地連接到總導(dǎo)線(xiàn)16。
控制單元22(具體地說(shuō)是微處理器單元58)用作一個(gè)通信接口，不僅可以提供控制信號(hào)給各雙向或單向接收的BCM，而且還可以執(zhí)行其他一些功能，如(1)監(jiān)視電池組的當(dāng)前充電狀態(tài)并將這一狀態(tài)發(fā)送到油表指示器；(2)控制車(chē)輛的電池艙中通風(fēng)扇的工作；(3)控制輔助電氣設(shè)備如客艙的冷暖功能的工作，以便當(dāng)要求電池守恒時(shí)減小發(fā)送給這些設(shè)備的功率或減載；(4)激活維護(hù)警示燈，以指示電池組中的一個(gè)或多個(gè)電池或電池單元何時(shí)需要更換或維修；(5)起動(dòng)車(chē)上電池充電器和/或?yàn)檐?chē)上電池充電器提供電池電壓信息。
在某些應(yīng)用中，要求EMS能識(shí)別電池組中BCM和/或電池的位置。一種確定BCM的位置的方法是利用射頻信號(hào)，例如從控制單元發(fā)出射頻信號(hào)并評(píng)估一個(gè)或多個(gè)BCM發(fā)送的響應(yīng)射頻信號(hào)，以確定它們?cè)陔姵亟M中的相對(duì)位置。這可以這樣實(shí)現(xiàn)，例如，以射頻方式向一個(gè)或多個(gè)BCM發(fā)送正弦波并測(cè)量BCM發(fā)送的響應(yīng)正弦波的相移。
參照?qǐng)D11，在另一種BCM定位實(shí)施方式中，適合于這種功能的控制單元22包括一個(gè)鑒相器114，該鑒相器通過(guò)兩根連線(xiàn)116和118連接到總導(dǎo)線(xiàn)16的連接點(diǎn)如電池組的高端和低端。參照?qǐng)D12，高端連接點(diǎn)116在總導(dǎo)線(xiàn)段120處，而低端連接點(diǎn)118在總導(dǎo)線(xiàn)段122處。鑒相器可用來(lái)監(jiān)視控制單元與BCM之間發(fā)送的通信信號(hào)，以檢測(cè)出來(lái)自雙向或單向發(fā)送的BCM的傳輸?shù)南鄬?duì)相位，以便評(píng)估與電池組中各BCM的位置有關(guān)的相位差，從而確定電池組中BCM的位置。盡管圖中示出了鑒相器具有與控制單元FM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的連接點(diǎn)獨(dú)立的兩個(gè)總導(dǎo)線(xiàn)連接點(diǎn)或天線(xiàn)，然而，應(yīng)當(dāng)理解，一個(gè)鑒相器連接點(diǎn)(例如高端連接點(diǎn))可以與FM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)共用。另外，鑒相器還可以與包括FM接收機(jī)和發(fā)射機(jī)(各自都具有其連接點(diǎn))的控制單元共用一個(gè)連接點(diǎn)。對(duì)于這種共用的連接點(diǎn)的實(shí)施方式，鑒相器還必須在電池組的兩個(gè)不同點(diǎn)處具有單獨(dú)的連接。
EMS中定位BCM的另一種方法包括采用一種信號(hào)阻塞裝置，該阻塞裝置可以由各BCM或者由控制單元控制。信號(hào)阻塞裝置可被控制，以阻止來(lái)自除特定BCM和各自電池之外的控制單元的射頻信號(hào)通過(guò)。一旦激活阻塞裝置，控制單元和/或BCM就可以根據(jù)控制算法產(chǎn)生所需的定位信號(hào)，從而確定BCM位置標(biāo)識(shí)。參照?qǐng)D14A，在一種實(shí)施方式中，信號(hào)阻塞裝置132串接在連接相鄰電池136的電池端點(diǎn)134的總導(dǎo)線(xiàn)16中。阻塞裝置132可由各自的BCM 140控制，即由BCM的控制裝置控制，和/或由控制單元控制，以阻止射頻信號(hào)由此通過(guò)，因此隔開(kāi)了電池組中下游的BCM和電池，從而可進(jìn)行后續(xù)BCM位置標(biāo)識(shí)。參照?qǐng)D14B，在另一個(gè)種實(shí)施方式中，信號(hào)阻塞裝置142并接在電池146的兩個(gè)端點(diǎn)144之間，并與跨接在電池兩端之間的一個(gè)電容器串接。阻塞裝置142可由各自的BCM 148和/或控制單元控制，以阻止射頻信號(hào)由此通過(guò)，因此隔開(kāi)了電池組中下游的BCM和電池，從而可進(jìn)行后續(xù)BCM位置標(biāo)識(shí)。
圖14A和14B示出了以串聯(lián)實(shí)施方式接在兩個(gè)電池之間的單個(gè)阻塞裝置和以并聯(lián)實(shí)施方式與單個(gè)電池連接的單個(gè)阻塞裝置，以便于說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，包含這種BCM定位裝置的EMS系統(tǒng)可以在電池組中具有一個(gè)或多個(gè)這種阻塞裝置。例如，在一種實(shí)施方式中，可以要求信號(hào)阻塞裝置以串聯(lián)實(shí)施方式接在每個(gè)電池之間，或并聯(lián)實(shí)施方式連接在每個(gè)電池兩端。不過(guò)，在某些應(yīng)用中，還可以要求信號(hào)阻塞裝置在串聯(lián)實(shí)施方式中不接在每個(gè)電池之間，或者不并接在每個(gè)電池兩端，來(lái)進(jìn)行BCM位置標(biāo)識(shí)。應(yīng)當(dāng)理解，信號(hào)阻塞裝置的安裝隨特定EMS實(shí)施方式和應(yīng)用情況變化。
參照?qǐng)D4，另一種EMS實(shí)施方式包括一個(gè)控制單元64和一個(gè)分離的接在控制單元與可選的電容器26之間的接口裝置66。參照?qǐng)D13，控制單元64可包括上述的微控制器單元124。分離的接口裝置66包括一個(gè)串行接口126、一個(gè)FM發(fā)射機(jī)128和一個(gè)FM接收機(jī)130。與圖3中不同，圖13未示出單獨(dú)的復(fù)用器，這表示復(fù)用器可以是微控制器單元124的一部分。這樣設(shè)計(jì)的包括分離的控制單元和接口裝置的EMS實(shí)施方式使得可利用外部的車(chē)上或車(chē)下系統(tǒng)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)控制單元或BCM。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明原理設(shè)計(jì)的EMS可以監(jiān)視電池組中各個(gè)電池或構(gòu)成電池組的電池中的各個(gè)電池單元的性能，以實(shí)現(xiàn)電池充電均衡和/或電池?zé)峁芾?。電池充電均衡是指控制電池組中各電池的充電狀態(tài)，使得每個(gè)電池都被充電到與電池組中其他電池同樣的程度。例如，如果電池組中的某個(gè)電池與其他電池相比相對(duì)較弱，那么這一弱電池將比其他電池充電更長(zhǎng)一段時(shí)間或充電更頻繁，以便它不會(huì)造成電池組總性能的下降。作為另一個(gè)例子，如果電池組中的某個(gè)電池與其他電池相比相對(duì)較強(qiáng)，那么這一強(qiáng)電池將被放電，以便它不會(huì)造成其他電池充電時(shí)間和頻度的減小。因此，電池充電均衡提高了電池組的使用壽命，這是因?yàn)殡姵亟M中每個(gè)電池都可以被單獨(dú)地監(jiān)視和控制以達(dá)到性能相同。
與現(xiàn)有有線(xiàn)式系統(tǒng)相比，根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的EMS具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于無(wú)需額外的導(dǎo)線(xiàn)、布線(xiàn)配線(xiàn)以及與這些線(xiàn)路有關(guān)的安裝，因此減少了EMS系統(tǒng)的材料費(fèi)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，采用這種EMS就不需要一些高電壓隔離部件，用來(lái)監(jiān)視和控制具有相差很大的基電壓的信號(hào)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于無(wú)需額外的導(dǎo)線(xiàn)、布線(xiàn)配線(xiàn)和高電壓隔離部件，因此這種EMS重量輕。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于該EMS不含任何與12VDC以上的電壓連接的元件或模塊，因此便于安裝。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，該EMS更可靠，并且很可能比有線(xiàn)式系統(tǒng)具有更長(zhǎng)的使用壽命，這是因?yàn)镋MS沒(méi)有有線(xiàn)式系統(tǒng)中那種最易受損壞的單元即暴露的靠近電池的信號(hào)線(xiàn)。
本發(fā)明的EMS的還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是元件的模塊化設(shè)計(jì)，這使得系統(tǒng)運(yùn)行極為靈活、耐用。例如，某個(gè)BCM中出現(xiàn)單一故障或者電池中出現(xiàn)開(kāi)路均不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)失靈，這是因?yàn)槠渌鸅CM仍能通過(guò)射頻傳輸向控制單元發(fā)送信息和接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)。模塊化結(jié)構(gòu)還便于從系統(tǒng)中取出工作不正?；虿黄鹱饔玫腂CM以及便于用修好的、新的或升級(jí)的BCM來(lái)更換。再者，通過(guò)對(duì)控制單元重新編程或?qū)λl(fā)指令，模塊化結(jié)構(gòu)還便于將附加的BCM或其他系統(tǒng)模塊引入系統(tǒng)中。
EMS的模塊化結(jié)構(gòu)使得可將一些系統(tǒng)部件安裝在現(xiàn)有的電氣系統(tǒng)部件內(nèi)，例如將BCM安裝在電池殼內(nèi)，從而由生產(chǎn)商將它們做成這樣的電氣系統(tǒng)部件。例如，控制單元可做在電機(jī)控制器中或做在車(chē)上的電池充電器中。將EMS部件插入到現(xiàn)有電氣系統(tǒng)部件中是有好處的，這是因?yàn)椋@樣可以進(jìn)一步降低EMS的造價(jià)，提高EMS的可靠性，降低EMS的空間要求，提高EMS的靈活性，因此可使EMS直接與電機(jī)控制器或電池充電器結(jié)合在一起。
盡管這里描述和示出了EMS的一種具體實(shí)施方式
，顯然，對(duì)熟練技術(shù)人員而言，可以有多種修改和變化。例如，本發(fā)明范圍內(nèi)的EMS包括便于傳送射頻傳輸?shù)难b置不是通過(guò)總導(dǎo)線(xiàn)通路(比如電氣系統(tǒng)中的總導(dǎo)線(xiàn))采用傳導(dǎo)射頻傳輸?shù)姆椒?，而是例如采用非傳?dǎo)方法(比如遠(yuǎn)離總導(dǎo)線(xiàn)的天線(xiàn)系統(tǒng))，使射頻傳輸進(jìn)出控制單元和各個(gè)BCM。作為另一個(gè)例子，EMS還可以采用并非以上具體所述的射頻來(lái)發(fā)送來(lái)自BCM的信息和來(lái)自控制單元的控制信號(hào)。另外，還可以采用模擬而不是數(shù)字傳輸方式通過(guò)射頻來(lái)發(fā)送EMS產(chǎn)生的信息和控制信號(hào)。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，在附屬權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明原理的EMS可以不用這里具體所述的實(shí)施方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1．一種與電力設(shè)備一起使用的能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括該設(shè)備上的一些電池控制模塊，其中每個(gè)電池控制模塊包括用于監(jiān)視該設(shè)備的電源的至少一個(gè)工作參數(shù)的裝置，其中該電源選自于電池組、電池組中的至少一個(gè)電池、電池中的至少一個(gè)單元、及它們的組合；和下列裝置中的至少一個(gè)裝置射頻信號(hào)接收裝置、射頻發(fā)射裝置、位置指示裝置、存儲(chǔ)裝置、控制裝置、控制器、及它們的組合，和該設(shè)備上的一個(gè)控制單元，可用來(lái)通過(guò)射頻信號(hào)與電池控制模塊通信，其中控制單元包括下列裝置中的至少一個(gè)裝置射頻信號(hào)接收裝置、射頻信號(hào)發(fā)射裝置、控制器、及它們的組合；其中，電池控制模塊與控制單元都連接到公共傳導(dǎo)傳輸媒介，以便進(jìn)行射頻通信，該傳輸媒介用于將電源連接到電力設(shè)備中的電源處理裝置。
2．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的接口裝置，以便無(wú)需該控制單元而通過(guò)其他能量管理系統(tǒng)裝置來(lái)訪(fǎng)問(wèn)電池控制模塊。
3．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其中各電池控制模塊均包括一個(gè)射頻接收機(jī)和一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)，以便與至少一個(gè)其他電池控制模塊或與控制單元進(jìn)行雙向射頻通信。
4．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其中電池控制模塊控制裝置選自于音響指示裝置、可視指示裝置、電源分流裝置、信號(hào)阻塞裝置、以及它們的組合。
5．如權(quán)利要求4所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置包括下列單元中的至少一個(gè)單元電阻、熱電裝置、以及它們的組合。
6．如權(quán)利要求5所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置包括一個(gè)連接到由各電池的傳熱部分構(gòu)成的散熱片的熱連接。
7．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)置于電力設(shè)備上的電源充電器，其中電源充電器與總導(dǎo)線(xiàn)連接，其中電源充電器與控制單元連接，以便執(zhí)行以下功能中至少一個(gè)功能接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)、從控制單元中檢索電源工作參數(shù)信息、從電池控制模塊中檢索電源工作參數(shù)信息、及它們的組合。
8．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)或控制單元之一連接的用戶(hù)接口，用于執(zhí)行以下功能中至少一個(gè)功能接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)、接收來(lái)自控制單元的電源工作參數(shù)信息、從電池控制模塊中檢索電源工作參數(shù)信息、為控制單元提供編程信息、為至少一個(gè)電池控制模塊提供編程信息、及它們的組合。
9．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的電池控制模塊定位裝置，用于通過(guò)射頻信號(hào)確定能量管理系統(tǒng)中至少一個(gè)電池控制模塊的位置。
10．如權(quán)利要求1所述的能量管理系統(tǒng)，其中這些電池控制模塊可同時(shí)得到電源電壓讀數(shù)，以供后續(xù)檢索。
11．一種與電力設(shè)備一起使用的能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括該設(shè)備上的一些電池控制模塊，其中每個(gè)電池控制模塊包括用于監(jiān)視該設(shè)備的電源的至少一個(gè)工作參數(shù)的裝置，其中該電源選自于電池組、電池組中的至少一個(gè)電池、電池中的至少一個(gè)單元、及它們的組合；和下列裝置中的至少一個(gè)裝置射頻信號(hào)接收裝置、射頻發(fā)射裝置、存儲(chǔ)裝置、控制裝置、控制器、及它們的組合；和其中，所述電池控制模塊的射頻接收和發(fā)射裝置都連接到公共傳導(dǎo)傳輸媒介，以便進(jìn)行電池控制模塊之間的射頻通信，該傳輸媒介用于將電源連接到電力設(shè)備中的電源處理裝置。
12．如權(quán)利要求11所述的能量管理系統(tǒng)，其中各電池控制模塊均包括一個(gè)射頻接收機(jī)和一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)，以便與其他電池控制模塊進(jìn)行雙向射頻通信。
13．如權(quán)利要求11所述的能量管理系統(tǒng)，其中各電池控制模塊均包括一個(gè)存儲(chǔ)裝置，以便在其中存儲(chǔ)電源工作參數(shù)信息，以供后續(xù)檢索。
14．如權(quán)利要求13所述的能量管理系統(tǒng)，其中各電池控制模塊均可同時(shí)對(duì)各自的電源進(jìn)行電壓監(jiān)視，以供后續(xù)檢索。
15．如權(quán)利要求11所述的能量管理系統(tǒng)，其中電池控制模塊控制裝置選自于音響指示裝置、可視指示裝置、電源分流裝置、射頻信號(hào)阻塞裝置、以及它們的組合。
16．如權(quán)利要求15所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置用于分流電源的電流，其中該電源選自于電池、電池單元、以它們的組合，其中電源分流裝置包括下列單元中的至少一個(gè)單元電阻、熱電裝置、以及它們的組合。
17．如權(quán)利要求16所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置包括一個(gè)連接到由各電池的傳導(dǎo)部分構(gòu)成的散熱片的熱連接。
18．如權(quán)利要求11所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)控制單元，該控制單元包括與總導(dǎo)線(xiàn)連接的射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)至少之一，以便與所述電池控制模塊進(jìn)行射頻通信。
19．如權(quán)利要求18所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的接口裝置，以便通過(guò)與該控制單元無(wú)關(guān)的射頻信號(hào)訪(fǎng)問(wèn)電池控制模塊。
20．如權(quán)利要求18所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的電池控制定位裝置，以通過(guò)射頻信號(hào)識(shí)別能量管理系統(tǒng)中相對(duì)的電池控制模塊的位置。
21．一種與具有電池動(dòng)力電源的電車(chē)一起使用的能量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一些電池控制模塊，其中每個(gè)電池控制模塊包括位于車(chē)上的至少一個(gè)監(jiān)視單元，用來(lái)測(cè)量電源的工作參數(shù)，該電源選自于電池組、電池組中的至少一個(gè)電池、電池中的至少一個(gè)單元、及它們的組合；至少一個(gè)其他裝置，該其他裝置選自于射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)、存儲(chǔ)裝置、控制裝置、控制器、及它們的組合；和位于車(chē)上的一個(gè)控制單元，用來(lái)通過(guò)射頻信號(hào)與電池控制模塊通信，其中控制單元包括一個(gè)射頻接收機(jī)和一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)；其中，控制單元與電池控制模塊都連接到電源與車(chē)中電源處理裝置之間的公共傳導(dǎo)通路上，以便兩者之間進(jìn)行射頻通信。
22．如權(quán)利要求21所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的接口裝置，以便無(wú)需該控制單元而由其他裝置通過(guò)射頻信號(hào)訪(fǎng)問(wèn)電池控制模塊。
23．如權(quán)利要求21所述的能量管理系統(tǒng)，其中各電池控制模塊均包括至少一個(gè)電源控制裝置、一個(gè)射頻接收機(jī)和一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)，以便與至少一個(gè)其他電池控制模塊或與控制單元進(jìn)行雙向射頻通信。
24．如權(quán)利要求23所述的能量管理系統(tǒng)，其中電池控制模塊電源控制裝置選自于音響指示裝置、可視指示裝置、電源分流裝置、射頻信號(hào)阻塞裝置、以及它們的組合。
25．如權(quán)利要求24所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置包括下列單元中的至少一個(gè)單元電阻、熱電裝置、以及它們的組合。
26．如權(quán)利要求21所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)置于電力設(shè)備上的電源充電器，其中電源充電器與總導(dǎo)線(xiàn)連接，其中電源充電器與控制單元連接，以便執(zhí)行以下功能中至少一個(gè)功能接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)、從控制單元中檢索電源工作參數(shù)信息、從電池控制模塊中檢索電源工作參數(shù)信息、及它們的組合。
27．如權(quán)利要求21所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)連接的電池控制模塊定位裝置，用于通過(guò)射頻信號(hào)確定能量管理系統(tǒng)中電池控制模塊的相對(duì)位置。
28．如權(quán)利要求21所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總導(dǎo)線(xiàn)或控制單元之一連接的用戶(hù)接口，用于執(zhí)行以下功能中至少一個(gè)功能接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)、從控制單元中檢索電源工作參數(shù)信息、從電池控制模塊中檢索電源工作參數(shù)信息、為控制單元提供編程信息、為至少一個(gè)電池控制模塊提供編程信息、及它們的組合。
29．一種與具有電池動(dòng)力電源的電車(chē)一起使用的能量管理系統(tǒng)，該能量管理系統(tǒng)包括位于車(chē)上的一些電池控制模塊，其中每個(gè)電池控制模塊包括至少一個(gè)監(jiān)視單元，用于測(cè)量各自的電池或電池單元的工作參數(shù)，一個(gè)射頻發(fā)射裝置，一個(gè)射頻接收裝置，和存儲(chǔ)裝置、控制裝置、控制器中的至少一個(gè)或多個(gè)裝置；和位于該電力設(shè)備上的一個(gè)控制單元，用來(lái)通過(guò)射頻信號(hào)與電池控制模塊通信，其中控制單元包括一個(gè)射頻接收機(jī)，一個(gè)控制器，用于評(píng)估所述電池控制模塊發(fā)送的射頻信號(hào)并提供控制信號(hào)，一個(gè)射頻發(fā)射機(jī)，用于將射頻控制信號(hào)發(fā)送給所述電池控制模塊；其中，控制單元與各電池控制模塊都連接到車(chē)輛電氣系統(tǒng)中的公共總傳導(dǎo)通路上，以便兩者之間進(jìn)行射頻通信，該總傳導(dǎo)通路貫穿電池組中的電池，并且將電池組連接到車(chē)中的電源處理裝置。
30．如權(quán)利要求29所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總傳導(dǎo)通路連接的與控制單元分離的接口裝置，以便通過(guò)與該控制單元無(wú)關(guān)的射頻信號(hào)訪(fǎng)問(wèn)電池控制模塊。
31．如權(quán)利要求30所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)與總傳導(dǎo)線(xiàn)通路連接的電池控制模塊定位裝置，用于通過(guò)射頻確定能量管理系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)電池控制模塊的位置。
32．如權(quán)利要求29所述的能量管理系統(tǒng)，其中控制裝置是選自于下列裝置的至少一個(gè)裝置音響指示裝置、可視指示裝置、電源分流裝置、射頻信號(hào)阻塞裝置、以及它們的組合。
33．如權(quán)利要求32所述的能量管理系統(tǒng)，其中電源分流裝置跨接在電源兩端，并包括下列單元中的至少一個(gè)單元電阻、熱電裝置、以及它們的組合。
34．如權(quán)利要求29所述的能量管理系統(tǒng)，還包括一個(gè)置于電力設(shè)備上的電源充電器，其中電源充電器與總傳導(dǎo)通路連接，其中電源充電器與控制單元連接，以便執(zhí)行以下功能中至少一個(gè)功能接收來(lái)自控制單元的控制信號(hào)、從控制單元中檢索電源工作參數(shù)信息、從電池控制模塊中檢索電源工作參數(shù)信息、及它們的組合。
全文摘要
一種射頻能量管理系統(tǒng)包括一些電池控制模塊和/或一個(gè)控制單元,它們通過(guò)射頻用來(lái)交換電池工作參數(shù)/性能信息和控制信號(hào)。每個(gè)電池控制模塊都包括一個(gè)或多個(gè)傳感元件來(lái)測(cè)量各自電池的一個(gè)或多個(gè)工作參數(shù),和下列裝置中的至少一個(gè)裝置:射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)、存儲(chǔ)裝置、控制器、一些控制裝置、信號(hào)阻塞裝置、及它們的組合?？刂茊卧捎脕?lái)監(jiān)視和控制電池的工作參數(shù),并包括射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)?？刂茊卧鶕?jù)預(yù)定的控制系統(tǒng)程序來(lái)評(píng)估發(fā)自電池控制模塊的數(shù)據(jù),并將一個(gè)預(yù)定的控制命令發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)電池控制模塊,以實(shí)現(xiàn)電池均衡和電池?zé)峁芾?。能量管理系統(tǒng)還可包括一個(gè)或多個(gè)用于識(shí)別系統(tǒng)中電池控制模塊的相對(duì)位置的裝置,和一個(gè)接口,使得可通過(guò)另一個(gè)與控制單元無(wú)關(guān)的裝置與電池控制模塊進(jìn)行通信。射頻信號(hào)無(wú)需附加的布線(xiàn)就可以在控制單元與各電池控制模塊之間和在電池控制模塊之間發(fā)送,從而消除了有線(xiàn)式系統(tǒng)的缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1284033SQ9881329
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1998年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月23日
發(fā)明者蒂薩·R·卡倫納斯利, 戴維·A·貝爾, 切恩·K·邁尼, 布魯斯·M·萊恩 申請(qǐng)人:阿美里根公司