CN106340687A - 用于控制车辆电池组的电子控制装置和采用该装置的系统 - Google Patents

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Abstract

描述了用于控制车辆电池组(50)的电子控制装置(1)。装置(1)可用于控制适于通过多个电池单元(C)提供电池电压(Vb)和电池电流(Ib)的车辆电池组(50)。装置(1)适于与电池组(50)外部的远程控制单元(60)进行交互。装置(1)包括不可编程的监测和执行单元(2)和双向串行通信接口(3)。不可编程的监测和执行单元(2)可操作地电连接到电池组(50)和每个电池单元(C)以检测模拟电池参数(P)，模拟电池参数除了每个电池单元(C)的温度(Tc1，Tcn)、电流(Ic1，Icn)和电压(Vc1,Vcn)之外至少包括电池电压(Vb)和电池电流(Ib)的大小。不可编程的监测和执行单元(2)还配置成产生代表所检测到的模拟电池参数(P)的监测信号(Sm)，接收代表电池组(50)的至少一个相应操作指令(CM)的至少一个指令信号(Sc)，以及激活至少一个指令(CM)。双向串行通信接口(3)连接到不可编程的监测和执行单元(2)以便接收上述监测信号(Sm)以及提供至少一个指令信号(Sc)。双向串行通信接口(3)还可连接到外部的双向串行通信线路(LS)以便将监测信号(Sm)发送到远程控制单元(60)，以及通过上述双向串行通信线路(LS)从远程控制单元(60)接收至少一个指令信号(Sc)。

Description

用于控制车辆电池组的电子控制装置和采用该装置的系统
技术领域
本发明涉及电子控制装置的技术领域。
特别是，本发明涉及用于控制车辆电池组的电子控制装置和采用该装置的控制系统。
此外，本发明涉及采用上述控制装置的电池组控制系统以及用于将电能供应到电动车辆或混合动力车辆的运动系统的相应设备。
背景技术
在汽车领域内，特别是在适于电动车辆或混合动力车辆的运动系统和电池的情况下，对电力推进单元供电的电池组是特别重要的，因为它往往是形成混合动力/电动系统的机电组件的最昂贵的元件，而且它是最精密的组件和随着时间的推移最容易经受劣化的组件。通常情况下，在所考虑的应用的情况下，电池组包括电池，其由串联和/或并联布置以便实现所需容量和电压的电化学锂电池形成。关于电压，如果电池可供应低于60伏的额定电压，则电池组被定义为“A类”，而如果电池可供应高于60伏和高达1.5千伏的额定电压，则电池组被定义为“B类”。
此外，电池组通常包括空气冷却系统或液体冷却系统、切断元件(例如，继电器，其用于将电池组连接到负载或将电池组从负载断开连接)、安全电路、预充电电路和用于管理电池单元的模拟电路。
从以上所述，明了的是电池组控制是特别重要的。这样的控制包括监测大量模拟的操作参数(例如，各个电池单元和整个电池的电压、电流和温度)，控制在电池组上的各种操作性动作(例如，开/关继电器，激活/禁用安全和/或预充电过程，冷却机构的控制)和管理确保所要求的性能和可靠性而所必要的有源元件(即，电化学电池单元)。
出于该原因，通常在该情况下使用的电池组包括集成到电池组本身内的复杂的控制系统(通常称为为“电池管理系统”-BMS(Battery Management System))。
BMS控制系统的核心是通过一个或多个电子微处理器制成的处理单元，其具有从电池收集所有监测数据、决定和实施将在电池组上执行的动作以及将BMS连接到车辆的其它系统和/或控制单元的目的。
特别是，BMS的处理单元负责将电池组连接到车辆系统或将电池组从车辆系统断开连接，实施相应的预充电和放电操作，管理冷却系统以便维持电池单元处于适于它们的操作的最佳温度范围内，检查电池组的电气安全状态(这意味着参数的测量，所述参数诸如包含在电池组内的空气的温度和湿度、绝缘电阻值、保护和切断构件的状态、电池组与存在于车辆上的电气装置的关闭和正确连接)、关于发现异常或故障而通知其它车辆控制单元，以及采用相应的安全动作(如果被设想到的话)。
此外，BMS可包括适于电池单元的一组附加的具体控制元件(通常被命名为CSC(Cell Supervisory Controller)“电池单元监控控制器”)，其配置成监控相应电池单元的物理和电气参数，检查它们是否处于给定的允许范围内。通常情况下，每个控制元件仅作用于连接到它的电池单元上以及通过将测得的数据和参数发送到BMS的微处理器而被动和主动地操作，微处理器处理所述数据和参数以便获知所有电池单元的充电和完整性状态，管理和保护电池组的电池单元，并且通过对不完全平衡的电池单元放电或也通过对其进行充电来进一步执行电池单元相对于彼此的均衡和平衡操作。
因而具有BMS的微处理器的处理单元是整个电池组控制系统的重要组件，因此总是集成到电池组本身内。
以上所示的现有解决方案具有相当高的成本和复杂性。
这主要有两个主要方面的原因：第一方面涉及具有微处理器的处理单元的成本和复杂性；第二方面涉及控制元件以及朝向形成电池的单个电池单元的相应布线的数量、成本和复杂性。
对于B类的电池组而言，其可包括数量级为数百和甚至更多的多个电池单元，上述第二方面是主要的。
对于A类的电池组而言，其通常包括至多几十个电池单元，取而代之上述第一方面是主要的。
因此感觉特别需要降低电池组的成本和复杂性，而不会有损或降低其功能和性能。
对于控制元件，最近提出的一些解决方案设想到能够监控多个电池单元的控制元件；每个元件靠近将被监控的电池单元布置，并通过简化的布线连接到电池单元。这样的解决方案使得能够至少部分地解决与控制元件的成本和复杂性相关的缺陷，但是是针对B类电池组开发的；对于关于该方面的特别适于A类电池的进一步改进的需求仍然没有得到解决。
此外，对于具有微处理器的处理单元的成本和复杂性，迄今没有能够完全满足简化和降低成本需求的解决方案。事实上，值得注意的是，除了微处理器的成本之外，还有与因此必须在BMS中存在的控制逻辑(EEPROM、CAN总线的驱动电路、指令执行器(commandactuator)的驱动电路、与车辆的其它控制单元的通信接口等)相关的成本，以及还有集成到这种系统中的固件和软件(操作系统、BIOS、诊断系统等)的成本。
上面所提及的现有技术的可用解决方案目前还不能满足电池组控制系统的简化和成本降低的所需要求，此外还受到上述缺陷的影响。
鉴于上述，主要是在汽车应用的范围内，并且特别是在适于电动车辆或混合动力车辆的电池组的情况下，强烈地感觉到需要具有电池组的控制电子装置和系统，其与当前的系统相比复杂性以及成本较低，同时其确保相同的性能、功能和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于控制车辆电池组的电子控制装置，所述装置能够监测大量的多个电池参数并且能够以受控制的方式执行电池组的主要操作功能，同时具有简化的结构和因此降低的成本，从而使得可以至少部分地避免在上面参照现有技术所述的缺陷，并且能够对在所考虑的技术领域内尤其感觉到的上述需求作出响应。
这样的目的通过根据权利要求1所述的电子装置来实现。
这种装置的进一步的实施方式在权利要求2至8中限定。
本发明的又一个目的是采用上述装置并具有类似优势的控制方法和整个电子控制系统。
本发明还有一个目的是用于给包括上述控制系统的电动车辆或混合动力车辆的运动系统供应电能的设备。
根据本发明的控制系统在权利要求9中限定。
这种系统的进一步实施方式在权利要求10至12中限定。
根据本发明的用于将电能供应到电动车辆或混合动力车辆的设备在权利要求13中限定。
这种设备的进一步实施方式在权利要求14至15中限定。
根据本发明的控制方法在权利要求16中限定。
这样的方法的进一步实施方式在权利要求17和18中限定。
附图说明
根据本发明的电子装置、电子系统、设备和方法的进一步的特征和优势将在下面对参照附图通过示意性的非限制性示例的方式给出的优选实施例说明的描述中阐明，其中：
-图1示意性地示出根据本发明的控制装置的实施例；
-图2示意性地示出根据本发明的控制装置和包括图1所示装置的设备的实施例。
值得指出的是，在上述附图中相同或相似的元件将用相同的数字或字母的附图标记来指示。
具体实施方式
参照图1和图2来描述用于控制适于车辆的电池组50的电子控制装置1。
该装置1可例如在电池组50中使用，所述电池组50适于通过多个电池单元C供应电池电压Vb和电池电流Ib。装置1适于与电池组50外部的远程控制单元60进行交互。
装置1包括不可编程的监测和执行单元2以及双向串行通讯接口3。
不可编程的监测和执行单元2可操作地电连接到电池组50和每个电池单元C以便检测模拟电池参数P，其至少包括电池电压Vb和电池电流Ib的大小。
不可编程的监测和执行单元2还配置成产生代表所检测到的模拟电池参数P的监测信号Sm，接收代表电池组50的至少一个相应操作指令CM的至少一个指令信号Sc，以及激活所述至少一个指令。
双向串行通信接口3连接到不可编程的监测和执行单元2以便接收上述监测信号Sm并供应上述至少一个指令信号Sc。
双向串行通信接口3可进一步连接到外部的双向串行通信线路LS以便将监测信号Sm发送到远程控制单元60，使得所述监测信号Sm由远程控制单元60进行处理，并通过前述的双向串行通信线路LS从远程控制单元60接收至少一个指令信号Sc。
值得指出的是，上述监测和执行单元2被定义为“不可编程的”，因为它适于操作而不存储和/或不执行一个或多个控制和/或处理程序。
这样，除了是不可编程的之外，这样的监测单元2也可被定义为“不被编程的”，并且特别是它不包含适于软件程序的存储器。
根据一个实施例替代方案，不可编程的监测和执行单元2不包括微处理器，也不包括微控制器或任何其它类型的处理器。
在一个具体的实施例中，不可编程的监测和执行单元2包括：模拟电子电路，它们本身是公知的，并适于检测所述电池单元的和整个电池的上述模拟参数；电子电路，其适于将模拟参数数字化，以便获得前述监测信号Sm；电子接口电路，其朝向通信线路以便传送监测信号Sm并接收一个或多个控制信号Sc；用于驱动和/或控制执行器的执行电路，其存在于电池组中，适于实施针对电池组的操作提供的过程(这将在下面更详细地说明)。
在上面所示的实施例中，监测信号Sm仅将所测得的模拟参数数字化，而无需进一步处理，并且无需产生进一步的信息消息。此外，所述一个或多个控制信号Sc的每一个仅将相应的操作功能的驱动信号和/或激活信号数字化，并且不需要处理来确定控制装置1必须执行的指令。
根据一个实施例的替代方案，上述的模拟电池参数P还包括每个电池单元C的温度Tc1、Tcn，和/或电流Ic1、Icn和/或电压Vc1、Vcn。
在进一步的实施例中，监测信号Sm还包括检测传感器的诊断信号和/或指令的执行器的诊断信号和指示这种传感器和/或执行器的正确操作的信号。
然而，值得指出的是在上述实施例中，不可编程的监测和执行单元2除了其的较低复杂性和不具有逻辑处理之外还确保适于所需要求的功能：实际上，这种不可编程的控制单元2执行由电池以及每个电池单元所检测到的所有模拟参数(电子和物理)的广泛监测，使得可获得与每一个这样的参数相关的信息，并且可激活为电池组的正确操作所设想到的主要过程。
根据一个实施例，该装置1还包括可连接到电池组50的电源输入，使得装置1由电池组50供电并相对于远程控制单元60电绝缘。这样的实施例有利地使得可以简化相对于现有技术的解决方案供应电力所需的硬件元件，其中电池组的控制系统由公共的车辆电池(而不是由与电力推进相关联的电池)提供，从而要求电绝缘的元件。
根据装置1的一个实施例，不可编程的监测和执行单元2包括多个监控模块21、22、23，其中，每个所述监控模块21、22、23配置成检测相应电池单元或电池单元的相应子集中的每个电池单元的温度、电流和电压，并产生相应的监测信号Sm。
此外，在这种情况下，装置1还包括内部的双向通信线路5，其连接到每个监控模块21、22、23，并且也连接到双向串行通信接口3。这种内部双向通信线路5配置成收集由监控模块21、22、23所检测到的模拟参数并将所述模拟参数传输到双向串行通信接口3，并将至少一个指令信号Sc传输到至少一个监控模块21、22、23。
值得指出的是，上述“模块化”结构通过选择在监控模块和电池单元之间的“一对一”对应关系或可能的“一对多”对应关系中的一个对应关系而允许许多变型实施例。
特别是，在一个替代实施例中，监控模块(一个监控模块针对每个单个电池单元或一个监控模块针对多个电池单元)检查在电池组的操作过程中在电池单元端子处的电压是否始终保持在给定的安全范围内，以便维持其随时间推移的可靠性和功能性：例如，监控模块检查在相应的预定最小电压阈值和最大电压阈值下电压是否不增大或不减小。为了电池组的正确管理并维持其可靠性，监控模块还检测被监控的电化学电池单元的温度：实际上，过低或过高的温度可能会随着时间的推移损害电池单元的正确和安全操作和可靠性。监控模块进一步配置成检测在电池单元中存在的电流和/或电荷。
根据装置1的替代实施例，每个监控模块21、22、23进一步配置成均衡不同电池单元C之间的电荷。这种功能的目标在于均衡各个电池单元之间的电荷，使得形成电池组的所有电池单元具有相同的电荷值。在不同的变型实施例中，这样的均衡可通过使得相对于其它具有更多电荷的电池单元放电或使得具有较低电荷的电池单元充电来实现。在一个实施例中，电池单元的均衡功能通过一个或多个相应的均衡指令执行(在图1和图2中用附图标记CM4整体表示)，在接收到一个或多个相应的均衡指令信号时由监控模块中的至少一个执行。
值得指出的是，为了执行上述的功能，每一个单个的监控模块21、22、23必须通过多个电连接而电气上连接到相应的电池单元(和/或包括在这样的电池单元中的温度和电流传感器)。
在该方面，根据装置1的有利实施例，每个监控模块21、22、23通过配置成执行布线和电连接功能的一个或多个共同印刷电路(co-printed circuit)电连接到电池单元的相应子集中的要监测的电池单元。
在监控模块和相应电池单元之间的连接例如通过与监控模块本身共同印刷电路来执行的事实使得有可能简化和优化在装置1和电池组50之间的电连接，将电连接标准化，因而解决这种装置的最重要的一个方面。
根据一个实施例，装置1还包括电池电流传感器6，其集成到多个监控模块21、22、23中的第一监控模块内或连接到多个监控模块21、22、23中的第一监控模块，并且配置成向所述第一监控模块提供电池电流测量值Ib。
根据不同的变型实施例，电流传感器可集成到第一监控模块内，或者可以是与其连接的自主传感器。此外，电流传感器可以是“分流”类型的传感器或霍尔效应传感器。
所以，在至少一个监控模块中，即所称的上述“第一模块”，存在补充采集通道(supplementary acquisition channel)，其能够以适当的方式采集并处理来自电流传感器的模拟信号，从而使得装置1能够监测电池电流Ib。
根据进一步的实施例，装置1还包括电池电压传感器7，其集成到多个监控模块21、22、23中的第二监控模块或连接到多个监控模块21、22、23中的第二监控模块，并且配置成向所述第二监控模块提供电池电压测量值Vb。
值得指出的是，以这样的方式，装置1能够监测在电池端子处的电压并将其的数字化版本(包括在监测信号Sm内)发送到远程控制单元60。这种实施方式有利地确保用于执行这种测量的必要的电绝缘。
根据在图1中示出的第一实施例，第一监控模块和第二监控模块重合，即它们由单个监控模块制成，其在图1中由附图标记21指示。
根据装置1的一个实施例，多个监控模块21、22、23中的一个或多个模块配置成接收一个或多个相应的指令信号Sc，并且基于所述一个或多个所接收到的指令信号Sc激活一个或多个相应的操作指令CM。
在这样的情况下，用于执行操作电池组所必要的操作指令的功能委托给由远程控制单元60控制的一个或多个监控模块。
在一个替代实施例中，多个监控模块中的第三监控模块23配置成接收所述指令信号Sc，并且基于所接收的指令信号Sc激活相应的操作指令CM。
在这种情况下，为了简化结构，激活用于操作电池组所必要的操作指令的功能委托给由远程控制单元60控制的仅仅一个监控模块。
根据一个具体的实施例，上述第一监控模块、第二监控模块和第三监控模块由单个监控模块制成。
根据一个实施例，装置1配置成激活属于以下集合的一个或多个指令CM：在电池组和负载之间的一个或多个主连接继电器51的开/关指令(在图中表示为CM1的指令)；预充电电路52的激活/禁用指令(在图中表示为CM2的指令)；电池组冷却机构53的激活/禁用指令(在图中表示为CM3的指令)；用于均衡不同电池单元之间的电荷的一个或多个均衡指令(在图中表示为CM4的指令)。
一个或多个继电器51的开/关指令CM1例如是继电器驱动指令。
预充电电路52的激活/禁用指令CM2例如是预充电电路驱动指令。
电池组冷却机构53的激活/禁用指令例如可包括用于接通或关闭包括在电池组中的冷却系统中的冷却风扇或者泵的指令。
所述一个或多个均衡指令典型地在每个电池单元上操作以均衡不同电池单元之间的电荷。因此，在替代实施例中，装置1配置成激活多个均衡指令CM4。
根据更具体的实施例，这样的多个均衡指令CM4包括适于每个电池单元的均衡指令CM4。
值得指出的是，为了图示的简单起见，在图2中一个或多个均衡指令CM4由从装置1开始到电池单元集合C所画的单线表示。必须理解的是，这还可包括以上所示的情况，其中所述多个指令CM4被发送到该电池单元集合C，并且每个指令CM4被引导到相应的电池单元(C1，Cn)。
在不同的替代实施例中，可由装置1(例如，通过不可编程的监测和执行单元2)执行的指令可以是一个或一个以上至任意数量的指令，并且也可以包括相对于先前通过示例方式所列出的那些电池组功能指令不同类型的电池组功能指令。
值得指出的是，上述指令CM可用于执行在电池组中所设想到的主要控制功能，这在现有技术的解决方案中需要在电池组内存在一个微处理器单元，而在本发明的装置中，它们通过不可编程的监测和执行单元2来实施。
在一个替代实施例中，不可编程的监测和执行单元2(例如，通过监控模块之一)还配置成检测在上述主连接继电器51下游的实际电池电压Vb'。例如，这样的实际电池电压Vb'是在主连接继电器51下游的端子和负极电池端子之间的电压。
根据装置1的一个实施例，双向串行通信接口3是电力线类型的通信接口，其配置成通过一根或多根电能传输电缆来管理电力线路的通信。
在这样的情况下，在车辆的电气系统中已有的线路或电线可有利地用于支持在不可编程的监测和执行单元2与远程控制单元60之间的通信，该远程控制单元通常可布置在车辆的另一模块或控制单元内(如将在下面更详细地示出的那样)。
根据其它的替代实施例，双向串行通信接口3可以是其它类型的，无有线或无线通信接口均可。
根据进一步的实施例，涉及其中将要受到控制的电池组是处于高压(从60伏至1.5千伏)下的B类的情况，装置1还配置成例如通过监控模块之一，测量在电池端子和车辆底盘的接地之间的绝缘电阻。
再次参照图2，现在描述根据本发明的用于控制电池组的电子控制系统100的实施例。
控制系统100包括根据上面示出的实施例中的任何一个实施例的电子控制装置1。
该系统100还包括远程控制单元60，其相对于将受到控制的电池组布置在外部。远程控制单元60配置成接收和处理由电子控制装置1发送给它的监测信号Sm，并且进一步配置成产生和发送至少一个指令信号Sc到电子控制装置1。该系统100还包括双向串行通信线路LS，其配置成连接控制装置1和远程控制单元60并允许控制装置1和远程控制单元60进行通信。
根据系统100的替代实施例，至少一个控制信号Sc是基于所述监测信号Sm产生的。
根据系统100的进一步的替代实施例，远程控制单元60包括被包括在车辆的控制单元CL中的处理器。
远程控制单元60通过基于由控制装置1(集成在电池组50内)发送的监测信号Sm产生一个或多个控制信号Sc以及通过串行通信线路LS发送由控制装置1产生的一个或多个指令信号Sc来执行远程控制电池组50的功能。
根据系统100的一个实施例，上述远程控制单元60是存在于所述车辆中的控制单元并且不专用于管理电池组。
根据各种实施例，远程控制单元60是DC/DC模块的控制单元，和/或车辆的逆变器/马达组合件的控制单元和/或已经存在于车辆中的其它控制单元，诸如像自动变速器管理单元和/或VMU(Vehicle Management Unit，“车辆管理单元”)，如果存在的话，和/或HMU(Hybrid Management Unit，“混合管理单元”)，如果存在的话。
有利的是，在这种实施例中，在现有技术中由存在于电池组中的标准BMS执行的控制和处理功能由为了其它目的已经存在于车辆中的控制单元(即，另一处理单元)来执行；而监测和执行功能由控制装置1的不可编程的监测和执行单元执行，如上所示。
设想在DC/DC模块的控制单元中或在车辆的逆变器/马达组合件的控制单元中制备远程控制单元60的替代方案具有促进与包括在电池组件50中的控制装置1进行通信的进一步的优势，因为上述控制单元连接到同一电能传输总线(DC BUS)上，电池本身被放置到该电能传输总线上并与其连接。在这样的情况下，也可以在同一电能传输总线(DC BUS)上发生电力线路的通信。
根据一个实施例，远程控制单元60通过被包括在上述单元或控制单元之一中的特定的处理器来实施。
根据另一个实施例，远程控制单元60通过已经设置在前述单元或控制单元之一中的处理器来实施，在所述单元上装载由远程控制单元60执行特定电池管理功能所需的软件。
特别是，根据一个实施例，在远程控制单元上的微处理器被配置成实施对于标准BMS的微处理器所需的所有功能。由于微处理器、电源块、至少一个EEPROM和通信总线驱动电路(总线CAN)已经存在于远程控制单元上，可被添加到远程控制单元以便实施电池的远程控制单元的组件是：用于处理电池组的模拟参数的软件、指令软件和驱动器，“日历芯片”，即，实时时钟RTC(Real-Time Clock)和朝向串行通信线路(朝向控制装置1)的接口。
根据该系统的一个实施例，双向串行通信线路LS是通过用于直流电能传输的一根或多根电缆的电力线路串行差分线路。显然，在这样的情况下，在该装置1中的双向串行通信接口3是电力线路通信接口，其配置成管理通过用于电能传输的一根或多根电缆进行的电力线路通信。
在其它实施例中，双向串行通信线路LS通过其它通信技术来实施，有线或无线通信技术均可。
根据系统100的替代实施例，电子控制装置1配置成由电池组50供电，并且相对于该远程控制单元60电绝缘。
再次参照图2，现在描述根据本发明的用于将电能供应到用于使电动车辆或混合动力车辆运动的系统的设备。
该设备包括适于通过多个电池单元C提供电池电压Vb和电池电流Ib的电池组50；根据以上所示的任何一个实施例的用于控制电池组的控制系统100。
在图2中所示的设备实施例中，控制装置1除了可操作地电连接到电池组50之外还物理连接电池组50并集成到电池组50内。
在其它实施例中，未在图中示出，控制装置1可以不同地布置，但总是可操作地电连接到电池组50。
根据一个替代实施例，电池组50不具有本地电池管理单元而是被远程控制。
在一个实施例中，电池组50配置成供应低于或等于60伏直流电源电压。在一个特定的替代方案中，电池组50配置成供应48伏直流电压。
在一个替代实施例中，电池组50包括电化学锂电池单元。
根据一个替代实施例，电池组50配置成连接到电动车辆或混合动力车辆的逆变器(INV)-马达(M)组合件。
下文描述用于控制电池组50的方法，所述电池组50适于通过多个电池单元C提供电池电压Vb和电池电流Ib。所述方法包括下述步骤：通过可操作地电连接到电池组50和每个电池单元C的不可编程的监测和执行单元2检测模拟电池参数P；前述模拟电池参数P至少包括电池电压Vb和电池电流Ib的大小。
该方法接着包括以下步骤：产生代表所检测到的模拟参数P的监测信号Sm以及将监测信号Sm通过双向串行通讯线路LS发送到设置于电池组50外部的远程控制单元60。上述发送步骤通过包括不可编程的监测和执行单元2的控制装置1来执行。
该方法接着提供以下步骤：通过远程控制单元60处理监测信号Sm；再次通过上述远程控制单元60产生代表电池组50的至少一个相应的电池组操作指令CM的至少一个指令信号Sc。
该方法接着提供以下步骤：由控制装置1通过双向串行通信线路LS接收上述至少一个控制信号Sc；以及最后基于所接收到的指令信号Sc通过不可编程的监测和执行单元2激活上述至少一个指令CM。
根据一个应用示例，该方法使得能够控制电池组，其配置成供应低于或等于60伏的电源电压，例如48伏。
根据不同的方法替代实施例，该方法通过根据上述装置实施例中的任何一个所述的电子装置1来实施。
根据该方法的一个替代实施例，所述至少一个指令信号Sc中的至少一个由远程控制单元60基于前述监测信号Sm产生。
根据本方法的一个实施例，上述模拟电池参数P还包括每个电池单元C的温度Tc1、Tcn，和/或电流Ic1、Icn和/或电压Vc1、Vcn。
根据一个方法替代实施例，上述的远程控制单元60是存在于车辆内并且不专用于管理电池组的控制单元。
如可以观察到的那样，本发明的目的完全由装置1凭借其功能和结构特征来实现。
事实上，控制装置1的复杂性较低并且使其能够相对于目前已知的电池控制系统(BMS)降低成本，因为它实现了所有必要的功能，而无需具有微处理器的计算机的存在。另一方面，这样的控制装置1提供用于电池组正确操作所需的所有监测、监控和执行功能。这样的功能实际上如上所示由不可编程的监测和执行单元来实施(因此比微处理器单元简单)，并且在所有的情况下得到改善，从而能够在包括微处理器的远程控制单元的控制之下执行监测以及还有监控和指令执行功能。在控制装置和远程控制单元之间的连接由包括在装置本身内的双向串行通信接口来保证。
在其中这样的接口可连接到所述电力线路类型的串行通信线路的情况下，采用已有的基础架构可获得进一步的优势，所述基础架构已经存在于车辆的电子控制系统(例如，用于电能传输的电缆)内以便支持在控制装置和远程管理单元之间的通信。
值得指出的是，使电池装配有具有全部的功能但不具有带有微处理器的处理单元的控制装置的上述解决方案所提供的可能性更一般地意味着不再需要开发并装配仅专用于电池组的特定和自主控制单元。这进而意味着电池组控制的硬件部件以及固件和软件部件的显著简化。
上述优势与“A类”电池组特别相关，但在“B类”电池组的情况下也可获得上述优势。
此外，如果控制装置1包括监控模块，其通过配置成实施布线和电连接功能的一个或多个共同印刷电路而电连接到所述电池单元，则在优化和减少布线成本的方面得到进一步的重要优势。这种进一步的优势与“B类”电池组特别相关，其包括将受到监控的大量电池单元。
现在考虑本发明在系统级上的解决方案，值得指出的是，对于在相对于电池组的远程控制单元内的、具有基于微处理器的处理能力的远程控制控制单元的选择是申请人的非显而易见的洞察的结果，并颠覆了直到当今涉及需要将具有微处理器的控制单元和BMS装配到电池组本身内的无疑义地认为有必要的现有做法。
本发明的系统，凭借控制装置1的特征以及在这种装置和远程控制单元之间提供的通信，使得能够显著简化控制装置，该控制装置将被集成到电池组内而不以任何方式损害由电池组控制所需的性能和功能。
实际上，在此所述的解决方案使得能够制备电池组，而无需相关联于电池组本身的BMS。
另一方面，控制单元在车辆内的存在，适于简单地通过装载另外的软件程序(例如，在主机控制单元内实施BMS功能的应用软件)来实施远程控制单元的功能，以及最小化的硬件和固件的变化使得在电池组外部的车辆系统的复杂性的增加几乎可以忽略不计。
此外，车辆的整个电子控制系统少需要一个控制系统的事实(事实上，控制单元不存在于电池组内)整体上简化这样的控制系统的通信和控制。
类似的优势可参考使用根据本发明的装置和控制系统的方法来识别。
在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，本领域技术人员可对上述的装置、系统和设备的实施例进行修改和适应性调整，或者元件可用在功能上等同的其它元件来取代以便满足可能的需求。
上文描述为属于一个可能实施例的所有特征可独立于其它描述的实施例来实施。进一步值得指出的是，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且冠词“一个”并不排除多个。附图未按比例绘制，因为它们为了更清楚地图示而特别地满足适当突出各部分的要求。

Claims (18)

1.用于控制车辆电池组(50)的电子控制装置(1)，其中所述电池组(50)适于通过多个电池单元(C)提供电池电压(Vb)和电池电流(Ib)，并且其中所述装置(1)适于与电池组(50)外部的远程控制单元(60)进行交互，所述装置(1)包括：
-不可编程的监测和执行单元(2)，其能够可操作地电连接到电池组(50)和每个电池单元(C)以检测模拟电池参数(P)，所述模拟电池参数(P)至少包括电池电压(Vb)和电池电流(Ib)的大小，不可编程的监测和执行单元(2)还配置成产生代表所检测到的模拟电池参数(P)的监测信号(Sm)，接收代表电池组(50)的至少一个相应操作指令(CM)的至少一个指令信号(Sc)，以及激活所述至少一个指令(CM)；
-双向串行通信接口(3)，其连接到所述不可编程的监测和执行单元(2)以便接收所述监测信号(Sm)以及提供所述至少一个指令信号(Sc)，并且能够连接到外部的双向串行通信线路(LS)以便将监测信号(Sm)发送到远程控制单元(60)，以便由远程控制单元(60)进行处理，以及通过所述双向串行通信线路(LS)从远程控制单元(60)接收至少一个指令信号(Sc)。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中所述模拟电池参数(P)还包括每个电池单元(C)的温度(Tc1，Tcn)、电流(Ic1，Icn)和电压(Vc1，Vcn)。
3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，还包括能够连接到所述电池组(50)的电源输入，从而使得装置(1)由电池组(50)供电，并且相对于远程控制单元(60)是电绝缘的。
4.根据权利要求1或2或3中的任一项所述的装置(1)，其中所述不可编程的监测和执行单元(2)包括多个监控模块(21，22，23)，其中每个所述监控模块(21，22，23)配置成检测相应电池单元或电池单元的相应子集中的每个电池单元的温度、电流和电压，并且产生相应的监测信号(Sm)；
并且其中装置(1)还包括内部双向通信线路(5)，其连接到每个监控模块(21，22，23)，并且还连接到所述双向串行通信接口(3)，所述内部双向通信线路(5)配置成收集由监控模块(21，22，23)所检测到的模拟参数并将所检测到的模拟参数传输到双向串行通信接口(3)，并且配置成将至少一个指令信号(Sc)传输到监控模块(21，22，23)中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的装置(1)，还包括：
-电池电流传感器(6)，其集成到多个监控模块(21，22，23)中的第一监控模块(21)内或连接到多个监控模块(21，22，23)中的第一监控模块(21)，并且配置成向所述第一监控模块提供电池电流测量值(Ib)；
-电池电压传感器(7)，其集成到多个监控模块(21，22，23)中的第二监控模块(21)内或连接到多个监控模块(21，22，23)中的第二监控模块(21)，并且配置成向所述第二监控模块提供电池电压测量值(Vb)。
6.根据权利要求4或5中的任一项所述的装置(1)，其中所述多个监控模块(21，22，23)中的一个或多个模块配置成接收一个或多个相应的指令信号(Sc)，并且基于所接收到的一个或多个指令信号(Sc)激活一个或多个相应的操作指令(CM)；
或者其中多个监控模块中的第三监控模块(23)配置成接收所述指令信号(Sc)并基于所接收到的一个或多个指令信号(Sc)激活一个或多个相应的操作指令(CM)。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的装置(1)，其中每个监控模块(21，22，23)通过配置成执行布线和电连接功能的一个或多个共同印刷电路电连接到电池单元的相应子集中的要监测的电池单元。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置(1)，其配置成激活属于下述指令集合(CM，CM1，CM2，CM3，CM4)中的一个或多个指令：
-在电池组和负载之间的一个或多个主连接继电器(51)的开/关指令(CM1)；
-预充电电路(52)的激活/禁用指令(CM2)；
-电池组冷却机构(53)的激活/禁用指令(CM3)；
-用于均衡不同的电池单元(C)之间的电荷的一个或多个均衡指令(CM4)；
并且其中所述不可编程的监测和执行单元(2)还配置成检测所述主连接继电器(51)下游的实际电池电压(Vb')。
9.用于控制车辆电池组的控制系统(100)，其包括：
-根据权利要求1至8中的任一项所述的电子控制装置(1)；
-远程控制单元(60)，其相对于将受到控制的电池组布置在外部，所述远程控制单元(60)配置成接收和处理由电子控制装置(1)所发送的监测信号(Sm)，并进一步配置成产生至少一个指令信号(Sc)并将其发送到电子控制装置(1)；
-双向串行通信线路(LS)，其配置成连接控制装置(1)和远程控制单元(60)，并允许控制装置(1)和远程控制单元(60)进行通信。
10.根据权利要求9所述的系统(100)，其中所述远程控制单元(60)是存在于所述车辆中且不特别专用于管理电池组的控制单元(CL)。
11.根据权利要求10所述的系统(100)，其中所述远程控制单元是DC/DC模块的控制单元，和/或车辆逆变器/马达组合件的控制单元，和/或自动变速器管理单元，和/或车辆管理单元，VMU，和/或混合动力控制单元，HCU。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的系统(100)：
-双向串行通信接口(3)是电力线路通信接口，其配置成管理通过一根或多根电能传输电缆进行的电力线路通信；
-双向串行通信线路(LS)是通过用于直流电能传输的一根或多根电缆的电力线路串行差分线路。
13.一种用于将电能供应到用于使电动车辆或混合动力车辆运动的系统的设备，所述设备包括：
-电池组(50)，其适于通过多个电池单元(C)提供电池电压(Vb)和电池电流(Ib)；
-控制系统(10)，其用于控制根据权利要求9至12中的任一项所述的电池组。
14.根据权利要求13所述的设备，其中所述电池组(50)不具有本地电池管理单元，并且被远程控制。
15.根据权利要求13或14中的任一项所述的设备，其中所述电池组配置成提供小于或等于60伏直流电压，并且其中电池组包括电化学锂电池单元，并且其中所述电池组配置成连接到电动车辆或混合动力车辆的逆变器-马达组合件。
16.用于控制车辆电池组(50)的方法，所述电池组(50)适于通过多个电池单元(C)提供电池电压(Vb)和电池电流(Ib)，所述方法包括下述步骤：
-通过能够可操作地电连接到电池组(50)和每个电池单元(C)的不可编程的监测和执行单元(2)来检测模拟电池参数(P)，所述模拟电池参数(P)至少包括电池电压(Vb)和电池电流(Ib)的大小；
-产生代表所检测到的模拟参数(P)的监测信号(Sm)；
-将所产生的监测信号(Sm)通过包括所述不可编程的监测和执行单元(2)的控制装置(1)，通过双向串行通讯线路(LS)发送到相对于电池组(50)布置在外部的远程控制单元(60)；
-通过所述远程控制单元(60)处理监测信号(Sm)；
-通过所述远程控制单元(60)产生代表至少一个相应的电池组操作指令(CM)的至少一个指令信号(Sc)：
-由控制装置(1)通过所述双向串行通信线路(LS)接收由所述远程控制单元(60)所产生的所述至少一个控制信号(Sc)；
-基于所接收到的至少一个指令信号(Sc)通过所述不可编程的监测和执行单元(2)激活所述至少一个指令(CM)。
17.根据权利要求16所述的方法，其中至少一个指令信号(Sc)中的至少一个由远程控制单元(60)基于所述监测信号(Sm)产生。
18.根据权利要求16或17中的任一项所述的方法，其中所述远程控制单元(60)是存在于车辆内并且不专用于管理电池组的控制单元(CL)。
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