CN107636480B - 电池组状态并行监控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池组状态并行监控装置，包括：电池组，该电池组包括多个电池单元；电池单元监控单元，该电池单元监控单元用于测量多个电池单元的状态；BMIC，该BMIC用于通过电池单元监控单元生成指示电池组的状态的诊断信号；主MCU，该主MCU用于接收诊断信号；以及辅助MCU，该辅助MCU用于接收诊断信号并且发送和接收主MCU的数据，其中该电池组状态并行监控装置包括：数据线，该数据线将BMIC和主MCU相互连接；并行线，该并行线与数据线并联连接；以及通信监控单元，该通信监控单元被连接到并行线以监控在BMIC和主MCU之间发送和接收的数据并且将被监控的数据发送到辅助MCU。

Description

电池组状态并行监控装置
技术领域
本发明涉及一种电池组状态并行监控装置，并且更加具体地涉及一种通过使用包括并行线的简单并行结构，该并行线连接到将通信单元和主MCU彼此连接的通信线，以及通过并行线监控在通信单元和主MCU之间发送/接收的数据的通信监控单元，能够实现高级安全机制的电池组状态并行监控装置。
背景技术
近来，二次电池的研究和开发已经被积极地执行。这里，为可再充电电池的二次电池代表传统的Ni/Cd电池和Ni/MH电池以及最新的锂离子电池两者。与传统的Ni/Cd电池或Ni/MH电池相比，二次电池当中的锂离子电池具有高能量密度的优点。此外，能够使锂离子电池尺寸小、轻质，并且因此被用作移动设备的电源。而且，因为锂离子电池的使用范围延伸到电动车辆的电源，所以锂离子电池作为下一代蓄能介质备受关注。
同时，在车辆中使用的电池组状态监控系统要求高级别的安全机制使得无误地监控可能对车辆或驾驶员造成危险的情形。例如，电动汽车的电池管理系统(BMS)的BMIC通过控制诸如模拟前端(AFE)的电池单元监控单元的操作来测量诸如电池组的电压、电流、温度等的状态信息，并且从所测量的状态信息中产生诊断信号以经由车辆中的通信将诊断信号传送给主MCU和辅助MCU。主MCU和辅助MCU从BMIC接收诊断信号以监控电池组的状态。在此，因为监控电池组的状态的操作本身直接影响驾驶员的安全，所以用于监控电池组状态的组成单元应被设计为满足安全要求。
为了满足高级别安全要求，传统电池组监控系统采用用于通过另外地设计BMIC和电路级测量和诊断电池组的技术，或者用于通过将用于电池组监控系统的现有的主MCU替换成具有满足高级别安全要求的规格的高性能主MCU测量和诊断电池组的技术。
然而，用于设计用于满足高级别安全要求的传统电池组监控系统的技术存在生产成本增加的问题。此外，根据传统电池组监控系统的设计技术，由于另外地设计的BMIC和电路级，BMS的体积增加，所制造产品的尺寸增加。
因此，要求开发一种电池组状态并行监控装置，该电池组状态并行监控装置在没有另外地设计电池监控系统中的BMIC和电路级或者将现有的主MCU替换成高性能主MCU的情况下能够实现满足高级别安全要求的安全机制。
发明内容
技术问题
本发明提供了一种电池组状态并行监控装置，与其中另外地设计BMIC和电路级或者使用高性能BMIC的传统电池组监控系统相比，该电池组状态并行监控装置能够在不增加生产成本的情况下满足高级别安全要求。
此外，本发明提供一种电池组状态并行监控装置，与其中另外地设计BMIC和电路级的传统电池组监控系统相比，该电池组状态并行监控装置能够在不增加体积的情况下满足高级别安全要求。
问题的解决方案
根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置，具有：电池组，该电池组被配置有多个电池单元；电池单元监控单元，该电池单元监控单元用于测量多个电池单元的状态；BMIC，该BMIC用于通过电池单元监控单元生成指示电池组的状态的诊断信号；主MCU，该主MCU用于接收诊断信号；以及辅助MCU，该辅助MCU用于接收诊断信号并且发送/接收主MCU的数据，该电池组状态并行监控装置包括：数据线，该数据线将BMIC和主MCU相互连接；并行线，该并行线并联地连接到数据线；以及通信监控单元，该通信监控单元被连接到并行线以监控在BMIC和主MCU之间发送/接收的数据并且将被监控的数据传送到辅助MCU。
不论主MCU是否通过通信单元已经从BMIC正常地接收到数据，监控单元可以将监控的数据传送到辅助MCU。
电池组状态并行监控装置还可以包括控制单元，该控制单元被配置成控制通信监控单元的操作状态。
电池组状态并行监控装置还可以包括存储单元，该存储单元被配置成预先存储操作执行时间信息，该操作执行时间信息指示由已经从BMIC接收到诊断信号的主MCU开始与诊断信号相对应的操作的执行可消耗的时间，其中控制单元：可以当主MCU已经从BMIC接收到诊断信号时，确定主MCU是否在由操作执行时间信息所指示的时间内执行操作，可以当作为确定的结果主MCU在由操作执行时间信息所指示的时间内未执行操作时，产生用于指令辅助MCU以立即执行与诊断信号相对应的操作的操作执行命令信号，并且可以经由通信监控单元将执行命令信号传送到辅助MCU使得操作被执行。
通信监控单元可以配置有3状态缓冲器。
有益效果
与其中BMIC和电路级被另外地设计或者高性能BMIC被使用的传统电池组监控系统相比，根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置可以在没有增加生产成本的情况下满足高级别的安全要求，因为辅助MCU可以通过监控在BMIC和主MCU之间发送/接收的数据的通信监控单元来执行高级别安全机制。
此外，通过将通信监控单元和控制单元添加到电池组监控系统，与另外地设计BMIC和电路级的传统技术相比，根据本发明实施例的电池组状态并行监控装置可以在不增加BMS的体积的情况下满足高级别的安全要求。
附图说明
图1图示传统电池组监控系统的配置图。
图2是图示其中另外地设计BMIC和电路级的传统电池组监控系统的配置图。
图3是图示其中将主MCU替换成高性能MCU的传统电池组监控系统的配置图。
图4是图示包括根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组状态并行监控系统的配置图。
图5是图示根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的控制单元的配置图。
具体实施方式
在下文中，现在将参照附图详细描述本发明的实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施例的电池组可以存储电能并且可以提供存储的电能。此电池组可以包括多个可再充电电池单元。
此外，电池组可以包括被配置有预定数量的电池单元的电池模块。也就是说，因为电池组可以包括至少一个电池模块，所以电池组可以包括多个电池单元。
此外，在多个电池模块组成电池组的情况下，电池模块可以使用诸如串行方式和/或并行方式的各种方法彼此电气地连接使得满足负载、电池等的规格。
此外，在多个电池单元组成电池模块的情况下，电池单元可以使用诸如串行方式和/或并行方式的各种方法彼此电气地连接。这里，电池单元的类型不受特别限制。例如，电池单元可以包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。
为了帮助理解根据本发明的实施例的包括电池组状态并行监控装置的电池组监控系统，将会参考图1至图3描述传统电池组监控系统的设计技术。
1.传统电池组监控系统的示例
图1是图示传统电池组监控系统的配置图。
参考图1，传统电池组监控系统100包括电池组110、电池单元监控单元120、BMIC130、通信单元140、主MCU 150和辅助MCU 160。
电池组110包括多个电池单元111(111a、111b、111n)。
电池单元监控单元120响应于BMIC 130的控制测量来自于包括在电池组110中的多个电池单元111(111a、111b、111n)的电压值、电流值、温度值等以产生指示电池组的状态的状态信号。
其后，电池单元监控单元120将所生成的状态信号传送给BMIC 130。
BMIC 130接收由电池单元监控单元120生成的状态信号，并且从接收到的状态信号根据电池组110的状态生成指示诊断的诊断信号。
此后，BMIC 130根据预定的通信方法将生成的诊断信号经由通信单元140传送到主MCU 150和辅助MCU 160。
通信单元140根据预定的通信方法在BMIC130和主MCU 150之间或在BMIC 130和辅助MCU 160之间发送/接收数据。
主MCU 150可以经由通信单元140从BMIC 130接收诊断信号，并且可以执行与接收到的诊断信号相对应的操作。这里，该操作表示与安全机制有关的操作。
辅助MCU 160可以经由通信单元140从BMIC 130接收诊断信号，并且可以向/从主MCU 150发送/接收数据。
此外，辅助MCU 160可以根据主MCU150是否根据接收到的诊断信号执行对应的操作来确定是否执行作为与安全机制有关的操作的辅助的操作，并且当作为确定的结果要求执行辅助操作时可以执行与安全机制有关的辅助操作。
2.其中BMIC和电路级被另外地设计的传统电池组监控系统的示例
图2是图示其中另外地设计了BMIC和电路级的传统电池组监控系统的配置图。
参考图2，其中另外地设计BMIC和电路级的传统电池组监控系统200包括电池组210、电池单元监控单元220、BMIC 230、通信单元240、主MCU 250、辅助MCU 260和附加的电路级270。
其中另外地设计BMIC和电路级的传统电池组监控系统200的电池组210、电池单元监控单元220、BMIC 230、通信单元240、主MCU 250和辅助MCU 260的详细描述与图1中图示的常规电池组监控系统100的电池组110、电池单元监控单元120、BMIC 130、通信单元140、主MCU 150和辅助MCU 160的描述相同，并且因此在下面省略。
附加电路级270包括附加电池单元监控单元271、附加BMIC 272和附加通信单元273。
附加电池单元监控单元271响应于附加BMIC 272的控制测量来自于被包括在电池组210中的多个电池单元211(211a、211b、211n)的电压值、电流值、温度值等以产生指示电池组的状态的状态信号。
其后，附加电池单元监控单元271将生成的状态信号传送到附加BMIC 272。
附加BMIC 272接收由附加电池单元监控单元271生成的状态信号，并且根据电池组210的状态从接收到的状态信号生成指示诊断的诊断信号。
其后，附加BMIC 272根据预定通信方法经由附加通信单元273将生成的诊断信号传送到辅助MCU 260。
附加通信单元273根据预定通信方法在附加BMIC 272和辅助MCU 260之间发送/接收数据。
辅助MCU 260可以经由通信单元240从BMIC 230接收诊断信号。
此外，辅助MCU 260可以经由附加电路级的附加通信单元273从附加BMIC 272接收诊断信号。
此外，辅助MCU 260可以向/从主MCU 250发送/接收数据。
此外，辅助MCU 260可以根据主MCU 250是否根据接收到的诊断信号执行对应的操作来确定是否执行作为与安全机制有关的操作的辅助的操作，并且当作为确定的结果要求执行辅助操作时可以执行与安全机制有关的辅助操作。
其中另外地设计BMIC和电路级的参考图2在上面描述的传统电池组监控系统200可以执行比上面参考图1描述的传统的电池组监控系统100更高级别的安全机制，但是具有生产BMS的成本和增加生产BMS的体积的缺点。
3.其中主MCU被高性能MCU替换的传统电池组监控系统的示例
图3是图示其中主MCU被替换为高性能MCU的传统电池组监控系统的配置图。
其中主MCU被替换为高性能MCU的传统电池组监控系统300包括电池组310、电池单元监控单元320、BMIC 330、通信单元340、高性能MCU 350和辅助MCU 360。
其中主MCU被替换成高性能MCU的传统电池组监控系统300的电池组310、电池单元监控单元320、BMIC 330、通信单元340、辅助MCU 260的详细描述与在图1中图示的传统电池组监控系统100的电池组110、电池单元监控单元120、BMIC 130、通信单元140、以及辅助MCU160的描述相同，并且因此在下面省略。
高性能MCU 350是符合满足高级安全要求的规格的MCU。
其中主MCU被替换为高性能MCU的上面参考图3描述的传统电池组监控系统300可以执行比上面参考图1描述的传统电池组监控系统100更高级别的安全机制，但是具有增加生产BMS的成本的缺点。
4.包括根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组状态并行监控系统的示例
图4是图示根据包括本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组状态监控系统的配置图。
参考图4，根据本发明的实施例的包括电池组状态并行监控装置的电池组监控系统400可以包括电池组410、电池单元监控单元420、BMIC 430、通信单元440、主MCU 450、辅助MCU 460以及电池组状态并行监控装置470。
包括根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组监控系统400的电池组410、电池单元监控单元420、BMIC 430、通信单元440、主MCU 450和辅助MCU 460的详细描述与在图1中图示的传统电池组监控系统100的电池组110、电池单元监控单元120、BMIC130、通信单元140、主MCU 150和辅助MCU 160的描述相同，因此在下面省略。
根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置470可以包括通信监控单元471、存储单元472和控制单元473。
通信监控单元471可以响应于控制单元473的控制来监控在通信单元440和主MCU450之间发送/接收的数据。
详细地说，通信监控单元471可以通过并联地连接到相互连接通信单元440和主MCU 450的数据线的并行线来监控在通信单元440和主MCU 450之间发送/接收的数据。
此外，通信监控单元471可以监控是否通过连接通信单元440和主MCU 450的数据线发送/接收数据，并且如果发送/接收数据，则可以接收数据以将数据传送到辅助MCU460。
此外，通信监控单元471可以配置有3状态缓冲器，并且可以根据控制信号确定通信监控单元471的操作状态。
此外，不管主MCU 450是否已经经由通信单元440从BMIC 430接收数据，通信监控单元471都可以将监控的数据传送到辅助MCU 460。
更详细地说，当即使BMIC 430已经产生诊断信号并且经由通信单元440将诊断信号传送到主MCU 450，因为主MCU 450没有正常地接收到诊断信号而没有执行与诊断信号相对应的操作时，无论主MCU 450是否经由通信单元440从BMIC 430接收到数据，通信监控单元471都将所监控的数据传送到辅助MCU 460，使得辅助MCU 460可以执行与诊断信号相对应的操作，从而实现高级别的安全机制。
存储单元472可以预先存储操作执行时间信息，该操作执行时间信息指示从BMIC430已经接收到诊断信号的主MCU 450开始执行与接收到的诊断信号相对应的操作可消耗的时间。
控制单元473可以控制通信监控单元471和存储单元472的操作。
此外，控制单元473可以进一步包括如图5中图示的组成单元。
图5是图示根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的控制单元的配置图。
参考图5，根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置470的控制单元473还可以包括主MCU操作执行确定单元473-1和操作执行命令信号生成单元473-2。
当主MCU 450已经从BMIC 430接收到诊断信号时，主MCU操作执行确定单元473-1可以确定主MCU 450是否在由存储单元472中预先存储的操作执行时间信息所指示的时间内执行与诊断信号相对应的操作。
当作为确定的结果主MCU 450在预先存储在存储单元472中的操作执行时间信息所指示的时间内没有执行与诊断信号对应的操作时，可以确定要求辅助MCU 460的辅助操作。
当主MCU操作执行确定单元473-1确定需要辅助MCU 460的辅助操作时，操作执行命令信号生成单元473-2可以生成用于指令辅助MCU 460以立即执行对应于接收到的诊断信号的操作的操作执行命令信号。
此后，操作执行命令信号生成单元473-2可以经由通信监控单元471将生成的立即执行命令信号传送到辅助MCU 460，从而可以执行与诊断信号相对应的操作。
与传统电池组监控系统100、200、300相比包括在上面参考图4和图5描述的根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组监控系统400可以以简单的电路配置来执行高级别的安全机制。
此外，因为根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置470的控制单元473确定是否需要辅助操作，所以可以减少辅助MCU 460的负载。
此外，当要求用于安全机制的辅助操作时，与传统的电池组监控系统100、200和300相比较包括根据本发明的实施例的电池组状态并行监控装置的电池组监控系统400可以快速地执行用于安全机制的辅助操作。
尽管根据上述实施例已经具体地描述本发明的技术概念，但是应注意的是，上述实施例不是为了限制本发明而是为了描述本发明。而且，本领域技术人员应理解，能够在本发明的技术概念的范围内做出各种实施例。

Claims (3)

1.一种电池组状态并行监控装置，具有：电池组，所述电池组被配置有多个电池单元；电池单元监控单元，所述电池单元监控单元用于测量所述多个电池单元的状态；BMIC，所述BMIC用于通过所述电池单元监控单元生成指示所述电池组的状态的诊断信号；主MCU，所述主MCU用于接收所述诊断信号；辅助MCU，所述辅助MCU用于接收所述诊断信号并且发送/接收所述主MCU的数据；以及通信单元，所述通信单元在所述BMIC和所述主MCU之间并且在所述BMIC和所述辅助MCU之间发送/接收数据，所述电池组状态并行监控装置包括：
数据线，所述数据线将所述BMIC和所述主MCU相互连接以通过所述通信单元从所述BMIC向所述主MCU发送数据；
并行线，所述并行线并联地连接到所述数据线；以及
通信监控单元，所述通信监控单元被连接到所述并行线以监控通过所述通信单元从所述BMIC向所述主MCU发送的数据并且将被监控的所述数据传送到所述辅助MCU，
控制单元，所述控制单元被配置成控制所述通信监控单元的操作状态，
存储单元，所述存储单元被配置成预先存储操作执行时间信息，所述操作执行时间信息指示由已经从所述BMIC接收到所述诊断信号的所述主MCU开始执行与所述诊断信号相对应的操作可消耗的时间，
其中所述控制单元当所述主MCU通过所述通信单元从所述BMIC已经接收到所述诊断信号时确定所述主MCU是否在由所述操作执行时间信息所指示的时间内执行所述操作，当作为确定的结果所述主MCU在由所述操作执行时间信息所指示的时间内未执行所述操作时产生用于指令所述辅助MCU以立即执行与所述诊断信号相对应的所述操作的操作执行命令信号，并且经由所述通信监控单元将所述执行命令信号传送到所述辅助MCU使得执行所述操作。
2.根据权利要求1所述的电池组状态并行监控装置，其中不论所述主MCU是否通过通信单元已经从所述BMIC正常地接收到数据，所述监控单元将被监控的所述数据传送到所述辅助MCU。
3.根据权利要求1所述的电池组状态并行监控装置，其中所述通信监控单元被配置有3状态缓冲器。
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