CN107425225A - 电池单元之间的通信 - Google Patents

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CN107425225A CN201710334682.3A CN201710334682A CN107425225A CN 107425225 A CN107425225 A CN 107425225A CN 201710334682 A CN201710334682 A CN 201710334682A CN 107425225 A CN107425225 A CN 107425225A
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Abstract

本发明涉及电池单元之间的通信。一种系统包括电池和多个集成电路。所述电池包括多个电池单元。所述多个集成电路中的每个集成电路被耦合到所述多个电池单元中的各电池单元。每个集成电路包括被配置成确定被耦合到集成电路的电池单元的一个或多个操作特性的至少一个传感器和被配置成输出指示电池单元的一个或多个操作特性的信号的收发机。

Description

电池单元之间的通信
技术领域
本公开涉及电池单元，并且更特别地涉及与电池单元之间的通信相关联的系统和方法。
背景技术
电动车辆包括向电动车辆的马达和其它组件提供功率的电池。电池可以包括被串联和/或并联耦合以提供各种量的电流和/或电压的多个（例如，数十个、数百个或数千个）单独电池单元。该电动车辆可以包括电池管理/监视系统（BMS），其可以从电池传感器接收关于电池的操作数据。BMS可以监视从电池传感器接收到的数据，其可以用来控制电池的充电和放电。
发明内容
本公开针对促进电池的电池单元与电池管理/监视系统（BMS）之间的通信的系统和方法。所述技术可以利用一个或多个传感器来促进电池监视并利用一个或多个收发机来促进感测条件的传送。在某些示例中，将一个或多个波导用于通信信道。
在一个示例中，一种系统包括电池，其包括多个电池单元；以及多个集成电路，其中，所述多个集成电路中的每个集成电路被耦合到所述多个电池单元中的各电池单元，并且其中，每个集成电路包括：至少一个传感器，其被配置成确定被耦合到集成电路的电池单元的一个或多个操作特性；以及收发机，其被配置成输出信号，该信号指示电池单元的所述一个或多个操作特性。
在另一示例中，一种方法包括由每个被耦合到多个电池单元中的各电池单元的多个集成电路中的每个各集成电路的至少一个传感器来确定多个电池单元中的各电池单元的一个或多个操作特性；以及由每个各集成电路的收发机输出信号，该信号指示各电池单元的所述一个或多个操作特性。
在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。根据本描述和附图以及根据权利要求，其它特征、对象以及优点将变得显而易见。
附图说明
图1是图示出根据本公开的一个或多个方面的包括电池系统的示例性系统的概念框图。
图2是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。
图3是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。
图4是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。
图5是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的示例性操作的流程图。
具体实施方式
一般地，本公开针对促进电池的电池单元与电池管理/监视系统（BMS）之间的通信的系统和方法。电池可以包括被以串联和/或并联连接的各种组合连接的许多（数十个、数百个或更多）电池单元。与可能只监视整体电池的操作特性的某些技术相反，在某些示例中，BMS可以监视电池中的每个电池单元的操作特性。例如，每个电池单元可以被耦合到集成电路，该集成电路包括确定电池单元的操作特性（例如，电流、电压、温度、充电状态（SOC）等）的一个或多个传感器。每个集成电路可以向BMS发送指示各电池单元的操作特性的数据。通过将集成电路耦合到每个电池单元并向BMS发送指示各电池单元的操作特性的数据，BMS可以使得能够实现电池的充电和放电的更加最优控制。
在某些示例中，由于每个电池单元可以向BMS发送数据，所以传送到BMS的数据的量可以是相当大的。此外，由于可以将许多电池单元串联连接且可以将每个电池单元耦合到各集成电路，所以如果集成电路被相互连接，则跨每个集成电路的电压差可能是非常大的，这可能损坏或毁坏集成电路。因此，可以将每个集成电路电隔离以便防止损坏或毁坏集成电路。
可以通过将电容器定位于每个集成电路之间来实现电隔离。使用电容器可以降低或消除当向BMS传送指示每个电池单元的操作特性的信息时损坏集成电路的风险。然而，使用电容器来提供集成电路的电隔离可以减慢数据的传输。还可以通过使用光耦合器在集成电路与BMS之间传送数据来实现电隔离。虽然光耦合器可以使得能够比电容器更快速地传送数据，但光耦合器是相对昂贵的。
根据本公开的一个或多个技术，可以使用一个或多个波导来使得能够实现电隔离组件之间的通信。例如，可以使用一个或多个波导通过在集成电路与BMS之间引导电磁信号而使得能够实现电隔离集成电路与BMS之间的通信。作为一个示例，每个集成电路可以包括收发机，其被配置成经由一个或多个波导输出信号，该信号指示各电池单元的一个或多个操作特性。在某些示例中，由于一个或多个波导可以由电绝缘材料（例如，塑料）制成，所以包括波导并不危及电隔离。这样，被耦合到电池单元的集成电路可以在保持相互电隔离的同时向BMS传送指示电池单元的操作特性的信号。另外，波导与光耦合器相比可以是相对廉价的。此外，与将电容器用于电隔离相比，波导可以使得集成电路能够更快速地传送大量数据。
图1是图示出根据本公开的一个或多个方面的包括电池系统的示例性系统的概念框图。如图1中所图示，系统100包括电源102、充电器104、电池系统105、电子控制单元（ECU）110、功率转换器112、马达114以及多个波导120A-120C（共同地，“波导120”）。在某些示例中，系统100可以包括车辆，诸如电动车辆(EV），诸如插入式电动车辆（PEV）、混合式电动车辆、插入式混合车辆（PHEV）等。图1将系统100示为具有单独且有区别的组件，然而系统100可以包括附加或较少的组件。例如，电源102、充电器104、电池系统105、电子控制单元（ECU）110、功率转换器112、马达114以及波导120可以是单独组件，或者可以表示提供如本文中所述的系统100的功能的一个或多个组件的组合。
系统100可以包括电源102，其向充电器104提供电功率。存在电源102的许多示例，并且其可以包括但不限于电力网、发电机、变压器、电池、太阳能板、风车、再生制动系统、水电或风电发电机或者能够向充电器104提供电功率的任何其它形式的设备。
电池系统105可以包括BMS 106和电池108。BMS 106可以监视电池108并可以向充电器104、ECU 110或两者提供关于电池108的信息。例如，BMS 106可以向充电器104提供关于电池108的操作特性（例如，电流、电压、温度、充电状态（SOC）等）的信息。例如，BMS 106可以向充电器104输出指示电池108剩下部分充电量的信号。响应于接收到指示电池108的操作特性的信号，充电器104可以将来自电源102的功率转换成电流以便对电池108再充电。
在某些示例中，ECU 110可以基于从BMS 106及其它源（诸如点火开关、气动踏板、制动踏板、马达114或其任何组合）接收到的信息来控制马达114的操作。例如，ECU 110可以接收来自BMS 106的指示电池108的操作特性的信号和指示马达114的转子的当前速度和/或位置的信号。响应于从气动踏板接收到用以加速的命令，ECU 110可以基于从BMS 106接收到的信号来确定电池108中的可用的功率的量，并且可以促使功率转换器112增加给马达114的功率。
系统100包括作为基于开关的功率转换器操作的功率转换器112，该基于开关的功率转换器将由电池108提供的一个形式的电功率转换成用于对马达114供电的不同且可用形式的电功率。功率转换器112可以包括AC至DC转换器、DC至DC转换器或DC至AC转换器。功率转换器112可以是递升式转换器，其输出具有比由递升式转换器接收到的输入功率的电压水平更高的电压水平的功率。此类递升式转换器的一个示例可以称为升压转换器。功率转换器112可以替代地包括下降式转换器，其被配置成输出具有比由下降式转换器接收到的输入功率的电压水平更低的电压水平的功率。此类下降式转换器的一个示例可以称为降压转换器。在又其它示例中，功率转换器112可以是递升式下降式转换器（例如，降压-升压转换器），其能够输出具有一定电压水平的功率，该电压水平是比由递升式和下降式转换器接收到的功率输入的电压水平更高或更低的水平。
马达114可以包括电马达，其包括轴、转子、定子以及永久磁体。例如，马达114可以包括永久磁体同步马达、电刷式DC马达、无刷式DC马达、多极对马达或其它类型的电马达。在某些示例中，马达114包括无传感器电马达。例如，无传感器马达不包括用以监视定子电流或者转子的速度、方向或位置的传感器。
电池108可以包括多个电池单元116A-116C（共同地，“电池单元116”）。仅仅为了便于举例说明，示出了具有三个电池单元116的电池108。然而，电池108可以包括数十个、数百个或者甚至数千个电池单元116。电池单元116可以是可再充电的，并且可以包括基于铅酸的电池单元、基于镍金属氢化物的电池单元、基于锂离子的电池单元等。在某些示例中，电池单元116可以包括例如在约一伏与约五伏之间的相对小的电压。例如，电池108可以包括许多电池单元116，其每个包括约3.6伏的电压。在其它示例中，电池单元116每个可以包括较大电压（例如，10伏、25伏、50伏、100伏等）。
电池108可以包括多个集成电路118A-118C（共同地，“集成电路118”或“IC 118”）。每个电池单元116可以被耦合到所述多个集成电路118中的各集成电路。每个集成电路118可以包括被配置成确定集成电路118被耦合到的电池单元116的一个或多个操作特性（例如，电流、电压、温度、充电状态等）的至少一个传感器。在某些示例中，每个集成电路118可以包括被配置成输出指示各电池单元116的一个或多个操作特性的信号的收发机。
在某些示例中，集成电路118可以相互、与BMS 106或两者通信。然而，由于可能期望使集成电路118被相互地且与BMS 106电隔离，在某些示例中，集成电路118可以不经由直接电连接相互或与BMS 106通信。根据本公开的一个或多个技术，集成电路118可以经由波导中的一个或多个而相互或与BMS 106通信。在某些示例中，系统100可以包括多个波导120。波导120可以将集成电路118相互耦合、耦合至BMS 106或两者。例如，如图1中所图示，波导120A可以将BMS106耦合到集成电路118A，波导120B可以将集成电路118A耦合到集成电路118B，并且波导120C可以将集成电路118A耦合到集成电路118C。每个集成电路118可以输出指示各电池单元116的一个或多个操作特性的信号。例如，集成电路118C可以输出指示电池单元116C的电流、电压、温度、SOC或其它操作特性的信号。集成电路118A可以从集成电路118C接收信号，并且可以向BMS 106转送信号。类似地，集成电路118A和118B可以分别地输出指示电池单元116A和116B的一个或多个操作特性的信号。BMS 106可以直接地或经由另一集成电路118从每个集成电路118接收指示一个或多个操作特性的信号。例如，BMS 106可以经由集成电路118A从集成电路118B、118C接收信号。这样，集成电路118可以在保持相互地和与BMS 106电隔离的同时相互地或与BMS 106通信。
在某些示例中，集成电路118与BMS 106之间的通信可以是双向的。例如，不仅BMS106可以从集成电路118接收信号，而且BMS 106可以向集成电路118输出信号。例如，BMS106可以从一个或多个集成电路118请求数据（例如，用以重新发送数据或发送附加数据的请求）。在另一示例中，BMS 106可以向一个或多个集成电路118发送软件或固件更新（例如，以更新用于确定电池单元116的SOC的算法）。在又另一示例中，BMS 106可以输出促使致动器将特定集成电路118连接到各电池单元116或到另一集成电路118（或将特定集成电路118从电池单元116或集成电路118断开连接）的命令。这样，BMS 106可以在保持与集成电路118电隔离的同时向集成电路118输出信号。
在某些示例中，BMS 106可以使得能够实现电池的充电和/或放电的更加最优控制。例如，BMS 106可以向充电器104输出电池108或单独电池单元116的一个或多个操作特性的指示，其可以使得充电器104能够更加最优地控制电池108的充电（例如，通过对特定电池单元116充电和/或控制单独电池单元116的电流和电压水平）。类似地，BMS 106可以向ECU 110输出电池108或单独电池单元116的一个或多个操作特性的指示，其可以使得ECU110能够控制功率转换器并在对马达114供电时更加最优地使电池108放电（例如，通过使特定电池单元116放电和/或控制由电池108输出的电流和电压水平）。
根据本公开的一个或多个技术，可以将电池的每个电池单元耦合到各集成电路。每个集成电路可以包括用以确定集成电路被耦合到的电池单元的一个或多个操作特性的一个或多个传感器。每个集成电路可以输出指示一个或多个操作特性的信号。BMS可以从每个集成电路接收信号，并且可以基于接收信号而输出关于电池的信息（例如，向充电器或ECU）。通过监视每个单独电池单元，BMS可以使得能够实现电池的充电和放电的更加最优控制。在某些示例中，使用波导来在集成电路与BMS之间传送信息可以使得集成电路和BMS能够被电隔离。这样，集成电路和BMS可以相互通信，同时减少或消除大电压损坏或毁坏任何的集成电路和BMS的风险。
图2是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。电池系统205可以是图1的电池系统105的示例。如图2中所图示，电池系统205包括BMS 206或电池208。
BMS 206可以包括控制器210和一个或多个收发机212。控制器210可以包括一个或多个处理器，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或任何其它等价集成或分立逻辑电路以及此类组件的任何组合。在某些示例中，BMS 206可以包括可以被控制器210用来存储信息的存储器，诸如易失性存储器（例如，随机存取储器、只读存储器等）或非易失性存储器（NVM、例如闪存、MRAM等）。例如，BMS 206可以包括可以用来存储关于电池208和/或电池208的单独电池单元的数据的存储器。例如，控制器210可以在一段时间内将指示电池208的每个电池单元的操作特性的值存储到BMS 206的存储器。在某些情况下，控制器210可以将指示电池208或电池208的每个电池单元的操作特性的统计信息（例如，最小值、最大值和/或平均值）存储到BMS 206的存储器。
在某些示例中，一个或多个收发机212可以被配置成输出电磁信号和接收电磁信号。例如，一个或多个收发机212可以向电池208输出射频（RF）信号以及从电池208接收RF信号。类似地，一个或多个收发机212可以向图1的ECU 110和/或图1的充电器104输出RF信号以及从其接收RF信号。在某些示例中，一个或多个收发机212可以被配置成以在约50 GHz与约300 GHz之间的频率发送和接收RF信号。
电池208可以包括多个电池单元216A-216D (共同地，“电池单元216”），其可以是图1的电池单元116的示例。如图2中所示，每个电池单元216包括正端子230A-230D（共同地，“正端子230”）中的各正端子和负端子232A-232D（共同地，“负端子232”）中的各负端子。在某些示例中，电池单元216可以被相互串联地、并联地或者以其组合的方式连接。例如，如图2中所图示，电池单元216A和216B可以被串联连接（例如，电池单元216的负端子232A可以被耦合到电池单元216B的正端子230B），并且可以形成电池组217A。类似地，电池单元216C和216D可以被串联连接（例如，电池单元216C的负端子232C可以被耦合到电池单元216D的正端子230D）并可以形成另一电池组217B。在某些示例中，两个或更多电池组可以被并联连接。例如，如图2中所图示，电池组217A和217B（共同地，“电池组217”）可以被并联耦合。例如，电池单元216A的正端子230A可以被耦合到电池单元216C的正端子230C，并且电池单元216B的负端子232B可以被耦合到电池单元216D的负端子232D。仅仅为了便于举例说明，在图2中仅示出了两个电池组217，并且每个电池组217被示为具有仅两个电池单元216。然而，应理解的是电池208可以包括被并联连接的任何数目的电池组217，并且每个电池组217可以包括被串联连接的任何数目的电池单元216。这样，电池208可以存储大量能量，并且可以向负载（例如，马达114）供应不同量的电流和/或电压。
电池208可以包括多个集成电路218A-218D（共同地，“集成电路218”），其可以是图1的集成电路118的示例。每个集成电路218可以被耦合到各电池单元216。每个集成电路218可以包括一个或多个传感器。例如，每个集成电路218可以包括被配置成确定各集成电路218被耦合到的电池单元216的一个或多个操作特性（例如，电流、电压、温度、充电状态等）的传感器222A-222D（共同地，“传感器222”）中的各传感器。传感器222可以包括安培计、伏特计、温度计或者可以提供关于电池单元216的操作特性的信息的任何其它传感器。在某些示例中，每个集成电路218可以包括可以存储关于每个各电池单元216的信息的存储器（例如，易失性存储器或非易失性存储器）。例如，每个集成电路218可以包括用以存储指示集成电路被附着到的电池单元216的操作特性的数据的存储器。例如，每个集成电路218可以周期性地（例如，以预定间隔或者按照由BMS 206所命令的）将指示各电池单元216的操作特性（例如，电流、温度、电压等）的数据存储到各存储器。在某些情况下，每个集成电路可以将指示各电池单元216的操作特性的统计信息（例如，最小值、最大值和/或平均值）存储到各集成电路218的存储器。
每个集成电路218可以包括一个或多个收发机。例如，每个集成电路218可以包括收发机224A-224D（共同地，“收发机224”）中的各收发机。在某些示例中，每个集成电路218的一个或多个收发机224可以被配置成输出电磁信号并接收电磁信号。例如，每个各集成电路218的每个收发机224可以向另一集成电路218、BMS 206或两者发送电磁信号，并且可以从另一集成电路218、BMS 206或两者接收电磁信号。例如，如图2中所图示，集成电路218A的收发机224A可以向BMS 206的收发机212以及集成电路218B的收发机224B发送电磁信号（并从其接收电磁信号）。在某些示例中，收发机224可以发送和接收电磁信号，诸如RF信号。例如，收发机224可以被配置成以在约50 GHz与约300 GHz之间的频率发送和接收RF信号。
电池系统205可以包括多个波导220A-220E（共同地，“波导220”）。波导220可以被配置成引导在约10 GHz至约500 GHz范围内的电磁信号（例如，RF信号）。在某些示例中，波导220可以被配置成引导在约50 GHz与约300 GHz之间的RF信号。在某些情况下，波导220可以由绝缘材料制成，诸如塑料、玻璃或可形成为波导的任何其它适当绝缘材料。例如，波导220可以由聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯或任何其它适当塑料制成。同样地，波导220可以在集成电路218和BMS 206保持电隔离的同时在集成电路218和/或BMS 206之间传送电磁信号。在某些示例中，一个或多个波导220的长度可以大于25厘米、50厘米、1米、2米、5米或另一适当距离。例如，特定电池单元216可以位于与BMS 206相距10米或以上处，使得波导220可以在长度方面为10米或以上，以将被耦合到特定电池单元216的特定集成电路218连接到BMS206。在某些示例中，波导220的横截面可以是任何适当几何结构，诸如矩形、圆形或其它适当形状。在某些示例中，可以基于一个或多个因素（诸如RF信号的频率、波导的长度等）来选择波导220的尺寸（例如，横截面形状）。例如，在其中电磁信号包括具有在约100 GHz与约300 GHz之间的频率的RF信号的示例中，波导220的宽度可以小于或等于约1毫米。
集成电路218可以经由波导220相互地、与BMS 206或两者进行通信。例如，每个集成电路218的一个或多个收发机224可以输出电磁信号，其指示各集成电路218被耦合到的各电池单元216的一个或多个操作特性。例如，集成电路218A的传感器222A可以确定电池单元216A的一个或多个操作特性（例如，电流、电压、温度等）。收发机224A可以输出指示由传感器222A确定的一个或多个操作特性的电磁信号。例如，收发机224A可以被耦合到波导220A，使得由收发机224A输出的电磁信号可以通过波导220A传播至BMS 206的收发机212。
在某些示例中，集成电路218中的一个或多个可以经由一个或多个其它集成电路218与BMS 206通信。例如，如图2所图示，集成电路218B的收发机224B可以被耦合到集成电路218A的收发机224A。集成电路218B的传感器222B可以确定电池单元216B的一个或多个操作特性，并且集成电路218B的收发机224B可以输出指示电池单元216B的一个或多个操作特性的电磁信号。波导220B可以将指示电池单元216B的一个或多个操作特性的电磁信号从收发机224B传播至收发机224A，并且波导220A可以将指示电池单元216B的一个或多个操作特性的电磁信号传播至BMS 206的收发机212。
所述多个集成电路218的一个或多个集成电路可以包括多个收发机224，并且可以被配置成与多个其它集成电路218或至少一个其它集成电路218和BMS 206通信。例如，集成电路218B可以包括多个收发机224B，其每个可以输出指示电池单元216B的一个或多个操作特性的电磁信号。例如，如图2所图示，集成电路218B可以包括至少两个收发机224B，其中的第一个可以经由波导220B耦合到集成电路218A的收发机224A，并且其中的第二个可以经由波导220E耦合到集成电路218D的收发机224D。在某些示例中，集成电路218B的传感器222B可以确定电池单元216B的一个或多个操作特性，并且集成电路218B的收发机224B可以经由波导220B、波导220E或两者输出指示电池单元216B的一个或多个操作特性的电磁信号。集成电路218A的收发机224A可以经由波导220B从收发机224B接收电磁信号，使得集成电路218A可以经由波导220A将电磁信号中继到BMS 206的收发机212。类似地，集成电路218D的收发机224D可以经由波导220E从收发机224B接收电磁信号，使得集成电路218D可以将电磁信号中继到集成电路218C的收发机224C。同样地，集成电路218C的收发机224C可以经由波导220D从收发机224D接收电磁信号，使得集成电路218C可以经由波导220C将电磁信号中继到BMS 206的收发机212。在某些示例中，如果特定集成电路218或特定波导220未能或不能够传送电磁信号，将至少一个集成电路218耦合到多个其它集成电路218可以提供到BMS206的冗余连接。
BMS 206可以从各集成电路218中的每一个接收指示每个电池单元216的一个或多个操作特性的信号。在某些示例中，响应于接收到指示一个或多个操作特性的信号，BMS206可以向图1的充电器104输出信号以对电池单元216中的至少某些充电。类似地，在某些示例中，响应于接收到指示一个或多个操作特性的信号，BMS 206可以向图1的ECU 110输出指示电池108的操作特性的信号。ECU 110可以从BMS 206接收关于电池108的信息并可以使用该信息来提供功率转换器112的更多最优控制。在某些示例中，BMS 206可以被与充电器104和/或ECU 110电隔离。例如，BMS 206可以通过经由波导来发送和/或接收电磁信号而与充电器104和/或ECU 110交换数据。
图3是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。电池系统305可以是图1的电池系统105和/或图2的电池系统205的示例。如图3中所图示，电池系统305包括BMS 306和电池308。电池308可以包括多个电池单元（为了简单起见未示出），其中，每个电池单元被耦合到所述多个集成电路318A-318I（共同地，“集成电路318”）中的各集成电路。集成电路318可以是分别地图1和2的集成电路118和218的示例。如参考图2所述，每个集成电路318可以包括确定各电池单元的一个或多个操作特性的一个或多个传感器。在某些示例中，每个集成电路318可以包括一个或多个收发机。如图3中所图示，电池系统305包括多个波导320A-320L（共同地，“波导320”），其可以是分别地图1和2的波导120和220的示例。
集成电路318可以使用一个或多个网络拓扑相互地或与BMS 306通信。例如，如图3中所图示，电池系统305可以包括树形网络拓扑。例如，BMS 306可以使用波导320A直接地耦合到集成电路318A并可以使用波导320B直接地耦合到集成电路318B。例如，波导320A的第一末端可以被耦合到集成电路318A且波导320A的第二末端可以被耦合到BMS 306。类似地，波导320B的第一末端可以被耦合到集成电路318B且波导320B的第二末端可以被耦合到BMS306。通过将集成电路318A和318B直接地耦合到BMS 306，集成电路318A和318B可以直接地向BMS 306输出指示各电池单元的操作特性的电磁信号。在某些示例中，BMS 206可以间接地耦合到一个或多个集成电路。例如，集成电路318C可以经由集成电路318A向BMS 306输出电磁信号。例如，波导320C的第一末端可以被耦合到集成电路318A且波导320C的第二末端可以被耦合到集成电路318C。结果，集成电路318C可以向集成电路318A输出指示集成电路318C被耦合到的电池单元的操作特性的一个或多个电磁信号，其可以将电磁信号从集成电路318C转送到BMS 306。
在某些示例中，电池系统305可以包括环形网络拓扑。例如，如图3中所图示，可以用环状结构来耦合集成电路318C、318D、318E和318F。换言之，集成电路318C、318D、318E和318F中的每一个可以被经由波导直接地耦合到集成电路318C、318D、318E和318F中的两个。例如，集成电路318C可以经由波导320D被直接耦合到集成电路318D，并且可以经由波导320L被直接耦合到集成电路318F。类似地，集成电路318E可以经由波导320E被直接耦合到集成电路318D，并且可以经由波导320F被直接耦合到集成电路318F。这样，集成电路318C、318D、318E和318F中的每一个可以经由两个不同的路径输出电磁信号，所述两个不同路径可以提供用于向和从BMS 106传送和接收电磁信号的冗余路径。
在某些示例中，电池系统305可以包括线性总线网络拓扑。例如，如图3中所图示，集成电路318B可以经由波导310J被耦合到总线340，并且集成电路318G。318H和318I可以分别地经由波导320G、320H和320I被耦合到总线340。在某些示例中，电池系统305可以包括星形网络拓扑。例如，集成电路318A可以经由波导320A耦合到BMS306、经由波导320K耦合到集成电路318B以及经由波导320C被耦合到集成电路318C。这样，集成电路318A可以充当集线器，并且可以在BMS 306、集成电路318B以及集成电路318C中的每一个之间发送和接收电磁信号。
在某些示例中，电池系统305可以包括网状网络拓扑，诸如完全连接网状网络拓扑或部分连接网状网络拓扑。在完全连接网状网络中，每个集成电路318可以被连接到每个其它集成电路318。然而，在完全连接网状网络中，每个集成电路318可以包括许多收发机，其可以增加电池系统305的成本和复杂性。在某些示例中，电池系统305可以包括至少部分连接的网状网络拓扑。在部分连接网状网络拓扑中，集成电路318中的一个或多个可以被直接耦合到至少两个其它集成电路318。例如，如图3中所图示，集成电路318A-318F每个被直接耦合到至少两个其它集成电路318。这样，如果任何特定波导320或任何特定集成电路318不能传送电磁信号，则其它集成电路318仍可以经由至少一个其它波导320向BMS 306输出电磁信号，因此提供冗余传输路径。
在某些示例中，集成电路318可以使用一个或多个通信协议相互地且与BMS 306交换电磁信号。通信协议的某些示例包括传输控制协议（TCP）、网际协议（IP）、用户数据报协议（UDP）、因特网控制消息协议（ICMP）等。在某些示例中，集成电路318可以使用TCP/IP相互地或与BMS 306通信。例如，每个集成电路318可以与地址相关联。例如，集成电路318C可以经由波导320C向集成电路318A发送指示集成电路318C被耦合到的电池的操作特性的电磁信号，其中，电磁信号可以包括目的地地址和数据。响应于接收到电磁信号，集成电路318A可以将该电磁信号的目的地地址和与集成电路318A相关联的地址相比较，并且可以确定从集成电路318C接收到的电磁信号的目的地是BMS 306。结果，集成电路318A可以将电磁信号转送到BMS 306。
图4是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的细节的概念图。电池系统405可以是图1的电池系统105和/或图2的电池系统205的示例。如图4中所图示，电池系统405包括BMS 406和电池408。电池408可以包括多个电池单元（为了简单起见未示出），其中，每个电池单元被耦合到所述多个集成电路418A-418F（共同地，“集成电路418”）中的各集成电路。集成电路418可以是分别地图1和2的集成电路118和218的示例。如参考图2所述，每个集成电路418可以包括确定各电池单元的一个或多个操作特性的一个或多个传感器。在某些示例中，每个集成电路418可以包括一个或多个收发机。如图4中所图示，电池系统405包括多个波导420A-420J（共同地，“波导420”），其可以是分别地图1和2的波导120和220的示例。
在某些示例中，每个集成电路418可以被直接地耦合到第一集成电路418，并且可以被直接地耦合到BMS 406或第二集成电路418中的至少一个。例如，如图4中所图示，集成电路418A和418B被直接地相互耦合并耦合到BMS 406。类似地，集成电路418C-418F中的每一个被直接地耦合到两个或更多集成电路418。通过将每个集成电路418直接地耦合到第一集成电路418及BMS 406或第二集成电路中的至少一个，电池系统405可以包括用于从集成电路418向BMS 406传送电磁信号的冗余通信路径。
图5是图示出根据本公开的一个或多个方面的示例性电池系统的示例性操作的流程图。仅仅出于举例说明的目的，下面在如图2中所示的电池系统205的上下文内描述示例性操作。
在某些示例中，每个被耦合到多个电池单元中的各电池单元的多个集成电路218中的每个各集成电路的至少一个传感器222可以确定多个电池单元216中的各电池单元的一个或多个操作特性（502）。例如，所述至少一个传感器222中的每一个可以包括安培计、伏特计或温度计。在某些示例中，一个或多个操作特性可以包括电流、电压、温度或充电状态。
在某些示例中，每个集成电路218可以包括至少一个收发机224。每个收发机224可以被配置成输出信号，该信号指示各集成电路218被耦合到的各电池单元216的一个或多个操作特性（504）。电池系统205可以包括电池管理系统206和多个波导220。在某些示例中，每个收发机224可以被配置成经由所述多个波导220中的波导输出电磁信号（例如，RF信号）。所述多个波导220中的每个波导可以被配置成在所述多个集成电路218与电池管理系统206之间引导指示电池单元216的一个或多个操作特性的信号。电池管理系统206可以被配置成接收指示电池单元中的每一个的一个或多个操作特性的信号。
BMS 206可以向充电器输出电池208或单独电池单元216的一个或多个操作特性的指示，其可以促使充电器对电池208充电。类似地，BMS 206可以向ECU输出电池108的操作特性的一个或多个指示的指示，其可以通过控制功率转换器向马达提供功率来使电池208放电。
以下示例可以举例说明本公开的一个或多个方面。
示例1. 一种系统包括：电池，其包括多个电池单元；多个集成电路，其中，所述多个集成电路中的每个集成电路被耦合到所述多个电池单元中的各电池单元，并且其中，每个集成电路包括：至少一个传感器，其被配置成确定被耦合到集成电路的电池单元的一个或多个操作特性；以及收发机，其被配置成输出信号，该信号指示电池单元的所述一个或多个操作特性。
示例2. 示例1的系统，还包括：电池管理系统，其被配置成接收指示电池单元中的每一个的一个或多个操作特性的信号；以及多个波导，其被配置成在所述多个集成电路与所述电池管理系统之间引导指示所述电池单元的一个或多个操作特性的信号。
示例3. 示例2的系统，其中，指示电池单元的一个或多个操作特性的信号包括电磁信号。
示例4. 示例2-3的任何组合的系统，其中，所述多个波导中的每个波导被配置成以在约50 GHz与约300 GHz之间的频率传送电磁信号。
示例5. 示例2-4的任何组合的系统，其中，所述多个波导中的每个波导的宽度小于或等于约1毫米。
示例6. 示例2-5的任何组合的系统，其中，所述多个波导中的每个波导包括塑料波导。
示例7. 示例2-6的任何组合的系统，其中：所述多个波导中的第一波导的第一末端被耦合到所述电池管理系统，并且所述第一波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路；并且所述多个波导中的第二波导的第一末端被耦合到第一集成电路，并且所述第二波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路的第二集成电路。
示例8. 示例2-7的任何组合的系统，其中：所述多个集成电路中的每个集成电路被直接地耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路，并且被直接地耦合到所述电池管理系统或所述多个集成电路中的第二集成电路中的至少一个。
示例9. 示例2-8的任何组合的系统，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括树形拓扑的网络拓扑被耦合。
示例10. 示例2-9的任何组合的系统，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括部分连接网状拓扑的网络拓扑被耦合。
示例11. 示例2-10的任何组合的系统，其中，所述电池管理系统和每个集成电路被配置成经由TCP/IP相互通信。
示例12. 示例1-11的任何组合的系统，其中，每个电池单元向被耦合到各电池单元的各集成电路供应功率。
示例13. 一种方法，包括：由每个被耦合到多个电池单元中的各电池单元的多个集成电路中的每个各集成电路的至少一个传感器来确定多个电池单元中的各电池单元的一个或多个操作特性；以及由每个各集成电路的收发机输出信号，该信号指示各电池单元的所述一个或多个操作特性。
示例14. 示例13的方法，还包括：由多个波导在所述多个集成电路与电池管理系统之间引导指示所述电池单元的一个或多个操作特性的信号；以及由所述电池管理系统接收指示所述电池单元中的每一个的一个或多个操作特性的信号。
示例15. 示例14的方法，其中，指示电池单元的一个或多个操作特性的信号包括电磁信号。
示例16. 示例14-15的任何组合的方法，其中：所述多个波导中的第一波导的第一末端被耦合到所述电池管理系统，并且所述第一波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路；并且所述多个波导中的第二波导的第一末端被耦合到第一集成电路，并且所述第二波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路的第二集成电路。
示例17. 示例14-16的任何组合的方法，其中：所述多个集成电路中的每个集成电路被直接地耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路，并且被直接地耦合到所述电池管理系统或所述多个集成电路中的第二集成电路中的至少一个。
示例18. 示例14-17的任何组合的方法，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括树形拓扑的网络拓扑被耦合。
示例19. 示例14-18的任何组合的方法，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括部分连接网状拓扑的网络拓扑被耦合。
示例20. 示例13-19的任何组合的方法，其中，每个电池单元向被耦合到各电池单元的各集成电路供应功率。
可以至少部分地用硬件、软件、固件或其任何组合来实现在本公开中描述的技术。例如，可以在一个或多个处理器内实现所述技术的各种方面，所述处理器包括一个或多个微处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或任何其它等价集成或分立逻辑电路以及此类组件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路”一般地可指任何前述逻辑电路，单独地或与其它逻辑电路或任何其它等价电路组合。包括硬件的控制单元也可以执行本公开的技术中的一个或多个。
可以在同一设备内或在单独设备内实现此类硬件、软件以及固件以支持在本公开中描述的各种技术。另外，可以将所述单元、模块或组件中的任何一个一起或单独地实现为分立但可互操作的逻辑设备。作为模块或单元的不同特征的描绘意图突出不同的功能方面而不一定暗示必须用单独的硬件、固件或软件组件来实现此类模块或单元。相反地，可以用单独的硬件、固件或软件组件来执行与一个或多个模块或单元相关联的功能，或者集成在公共或单独硬件、固件或软件组件内。
还可以在包括用指令编码的计算机可读存储介质的制品中体现在本公开中描述的技术或对其进行编码。嵌入在包括编码的计算机可读存储介质的制品中或在其中编码的指令可促使一个或多个可编程处理器或其它处理器实现本文所述的技术中的一个或多个，诸如当包括在计算机可读存储介质中或在其中编码的指令被一个或多个处理器执行时。计算机可读存储介质可包括随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可编程只读存储器（PROM）、可擦可编程序只读存储器（EPROM）、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、非易失性存储器（例如，闪存、MRAM、ReRAM等）、硬盘、紧凑盘ROM（CD-ROM）、软盘、盒式磁带、磁介质、光学介质或其它计算机可读介质。在某些示例中，制品可以包括一个或多个计算机可读存储介质。
在某些示例中，一种计算机可读存储介质可以包括非临时介质。术语“非临时性”可以指示存储介质并不是在载波或传播信号中体现的。在某些示例中，非临时存储介质可以存储能够随时间推移而改变的数据（例如，在RAM或高速缓存器中）。
在本公开中已描述了各种方面。这些及其它方面在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
电池，其包括多个电池单元；以及
多个集成电路，
其中，所述多个集成电路中的每个集成电路被耦合到所述多个电池单元中的各电池单元，并且其中，每个集成电路包括：
至少一个传感器，其被配置成确定被耦合到集成电路的电池单元的一个或多个操作特性；以及
收发机，其被配置成输出信号，该信号指示电池单元的所述一个或多个操作特性。
2.权利要求1的系统，还包括：
电池管理系统，其被配置成接收指示电池单元中的每一个的一个或多个操作特性的信号；以及
多个波导，其被配置成在所述多个集成电路与所述电池管理系统之间引导指示所述电池单元的一个或多个操作特性的信号。
3.权利要求2的系统，其中，指示电池单元的一个或多个操作特性的信号包括电磁信号。
4.权利要求3的系统，其中，所述多个波导中的每个波导被配置成以在约50 GHz与约300 GHz之间的频率传送电磁信号。
5.权利要求2的系统，其中，所述多个波导中的每个波导的宽度小于或等于约1毫米。
6.权利要求2的系统，其中，所述多个波导中的每个波导包括塑料波导。
7.权利要求2的系统，其中：
所述多个波导中的第一波导的第一末端被耦合到所述电池管理系统，并且所述第一波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路；并且
所述多个波导中的第二波导的第一末端被耦合到第一集成电路，并且所述第二波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路的第二集成电路。
8.权利要求2的系统，其中：
所述多个集成电路中的每个集成电路被直接地耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路，并且被直接地耦合到所述电池管理系统或所述多个集成电路中的第二集成电路中的至少一个。
9.权利要求2的系统，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括树形拓扑的网络拓扑被耦合。
10.权利要求2的系统，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括部分连接网状拓扑的网络拓扑被耦合。
11.权利要求2的系统，其中：
其中，所述电池管理系统和每个集成电路被配置成经由TCP/IP相互通信。
12.权利要求1的系统，其中，每个电池单元向被耦合到各电池单元的各集成电路供应功率。
13.一种方法，包括：
由每个被耦合到多个电池单元中的各电池单元的多个集成电路中的每个各集成电路的至少一个传感器来确定多个电池单元中的各电池单元的一个或多个操作特性；以及
由每个各集成电路的收发机输出信号，该信号指示各电池单元的所述一个或多个操作特性。
14.权利要求13的方法，还包括：
由多个波导在所述多个集成电路与电池管理系统之间引导指示所述电池单元的一个或多个操作特性的信号；以及
由所述电池管理系统接收指示所述电池单元中的每一个的一个或多个操作特性的信号。
15.权利要求14的方法，其中，指示电池单元的一个或多个操作特性的信号包括电磁信号。
16.权利要求14的方法，其中：
所述多个波导中的第一波导的第一末端被耦合到所述电池管理系统，并且所述第一波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路；并且
所述多个波导中的第二波导的第一末端被耦合到第一集成电路，并且所述第二波导的第二末端被耦合到所述多个集成电路的第二集成电路。
17.权利要求14的方法，其中：
所述多个集成电路中的每个集成电路被直接地耦合到所述多个集成电路中的第一集成电路，并且被直接地耦合到所述电池管理系统或所述多个集成电路中的第二集成电路中的至少一个。
18.权利要求14的方法，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括树形拓扑的网络拓扑被耦合。
19.权利要求14的方法，其中，所述电池管理系统和所述多个集成电路使用包括部分连接网状拓扑的网络拓扑被耦合。
20.权利要求13的方法，其中，每个电池单元向被耦合到各电池单元的各集成电路供应功率。
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