CN111551865B - 用于监测电池单元的单元阻抗测量的可靠性的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于监测电池单元的单元阻抗测量的可靠性的设备和方法。各种示例涉及监测电池单元的单元阻抗测量的可靠性的技术。在一个示例中，设备(125)包括被配置为将AC激励电流注入到电池单元中的第一接口和并联耦合到电池单元(200)的分流电阻器。该设备还包括第二接口，该第二接口被配置为将AC测试电流注入到分流电阻器中。该设备还包括模数转换器，该模数转换器被配置为测量与AC激励电流相关联的电池单元两端的单元电压、与AC激励电流相关联的分流电阻器两端的分流电压以及与AC测试电流相关联的分流电阻器两端的分流电压。

Description

用于监测电池单元的单元阻抗测量的可靠性的设备和方法
技术领域
本发明的各种示例总体上涉及监测电池的电池单元的电气特性。本发明的各种示例具体地涉及确定电池的电池单元的单元阻抗测量的可靠性。
背景技术
可再充电电池(例如，锂离子电池)被用于各种应用中。例如，电动车辆电池或牵引电池被用于为电动车辆的推进提供动力。诸如蜂窝电话的移动设备还采用可再充电电池。
在各种使用情况下，可再充电电池的状态被监测。例如，电池单元两端的单元电压可以被监测。此外，电池单元的温度或压力可以被监测。例如检测故障或跟踪老化可以被完成。荷电状态(SOC)和/或健康状态(SOH)可以被确定。例如，库仑计数器可以被采用以确定SOC。SOH可以取决于电池的充电循环。还有可能测量电池单元的一个或多个电气特性。
已经观察到，在某些场景中，状态监视本身可能发生故障。然后，可以导致可再充电电池的状态(诸如温度)的错误测量。例如，与诸如牵引电池等的使用情况有关，这可以是安全关键。
发明内容
因此，需要确定电池单元的状态测量的可靠性。
一种设备包括第一接口。第一接口被配置为将AC激励电流注入到电池单元和分流电阻器中。分流电阻器与电池单元并联耦合。该设备还包括第二接口。第二接口被配置为将AC测试电流注入到分流电阻器中。该设备还包括一个或多个模数转换器，该一个或多个模数转换器被配置为测量与AC激励电流相关联的电池单元两端的单元电压、与AC激励电流相关联的分流电阻器两端的分流电压以及与AC测试电流相关联的分流电阻器两端的分流电压。
一种系统包括该设备。该系统还可以包括分流电阻器。该系统还可以包括电池单元。该系统还可以包括控制逻辑。
一种方法包括，在第一操作模式中，将AC激励电流注入到电池单元中，以及注入到并联耦合到电池单元的分流电阻器。该方法还包括，在第一操作模式中，基于与AC激励电流相关联的电池单元两端的单元电压并且基于与AC激励电流相关联的分流电阻器两端的分流电压来确定电池单元的单元阻抗。该方法还包括，在第二操作模式中，将AC测试电流注入到分流电阻器中。该方法还包括，在第二操作模式中，基于与AC测试电流相关联的分流电阻器两端的分流电压来确定单元阻抗的可靠性。
一种方法包括向电池单元设备提供第一AC激励电流。该方法还包括基于第一AC激励电流测量电池单元设备的电池单元的电池单元阻抗的第一值。该方法还包括向电池单元提供第二AC激励电流。第一AC激励电流和第二AC激励电流具有不同的频率。该方法还包括基于第二AC激励电流测量电池单元的电池单元阻抗的第二值。该方法还包括，基于预定义的温度-阻抗特性，基于单元阻抗的第一值确定第一温度并且基于单元阻抗的第二值来确定第二温度。该方法还包括基于第一温度和第二温度的比较来确定单元阻抗的可靠性。
控制逻辑被配置为控制测试模块以向电池单元设备提供AC激励电流。控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以基于第一AC激励电流来测量电池单元设备的电池单元的单元阻抗的第一值。控制逻辑还被配置为控制测试模块以向电池单元提供第二AC激励电流。第一AC激励电流和第二AC激励电流具有不同的频率。控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器，以基于第二AC激励电流来测量电池单元的单元阻抗的第二值。该控制逻辑进一步被配置以基于预定义的温度-阻抗特性来基于单元阻抗的第一值来确定第一温度。控制逻辑还被配置为基于预定义的温度-阻抗特性来基于单元阻抗的第二值来确定第二温度。控制逻辑还被配置为基于第一温度和第二温度的比较来确定单元阻抗的可靠性。
一种方法包括使用力端子将AC激励电流注入到电池单元中。该方法还包括使用感测端子测量电池单元两端的单元电压。该方法还包括基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该方法还包括测量力端子和感测端子之间的电阻。该方法还包括执行被预定的阈值电阻与在力端子与感测端子之间的测量电阻之间的阈值比较。该方法还包括基于阈值比较来确定单元阻抗的可靠性。
控制逻辑被配置为控制测试模块以使用力端子将AC激励电流注入到电池单元中。控制逻辑被配置为控制一个或多个模数转换器以使用感测端子测量电池单元两端的单元电压。控制逻辑还被配置为基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以测量力端子和感测端子之间的电阻。该控制逻辑还被配置为在预定义的阈值电阻与力端子和感测端子之间的测量电阻之间执行阈值比较；以及基于阈值比较来确定单元阻抗的可靠性。
一种方法包括向电池单元设备提供AC激励电流。该方法还包括测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。该方法还包括基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该方法还包括向电池单元设备提供测试电流脉冲。该方法还包括测量电池单元对测试电流脉冲的电压响应。该方法还包括基于电压响应来确定单元阻抗的可靠性。
控制逻辑被配置为控制测试模块以向电池单元设备提供AC激励电流。该控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。该控制逻辑还被配置为基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该控制逻辑还被配置为控制测试模块以向电池单元设备提供测试电流脉冲。该控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以测量电池单元对测试电流脉冲的电压响应。该控制逻辑还被配置为基于电压响应来确定单元阻抗的可靠性。
一种方法包括向电池单元设备提供AC激励电流。该方法还包括测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。该方法还包括基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该方法还包括在AC激励电流的幅度和参考幅度之间执行阈值比较。该方法还包括基于该比较来确定单元阻抗的可靠性。
控制逻辑被配置为控制测试模块以向电池单元设备提供AC激励电流。该控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。控制逻辑还被配置为基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该控制单元进一步被配置以执行AC激励电流的振幅与参考振幅之间的阈值比较；以及基于该比较来确定单元阻抗的可靠性。
一种方法包括向电池单元设备提供AC激励电流。使用第一定时参考来生成AC激励电流。该方法还包括测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。该方法还包括基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该方法还包括执行AC激励电流的定时和与不同于第一定时参考的第二定时参考相关联的另外的定时之间的比较。该方法还包括基于该比较来确定单元阻抗的可靠性。
控制逻辑被配置为控制测试模块以向电池单元设备提供AC激励电流。该控制逻辑还被配置为控制一个或多个模数转换器以测量电池单元设备的电池单元两端的单元电压。该控制逻辑还被配置为基于单元电压和AC激励电流来确定电池单元的单元阻抗。该控制逻辑还被配置以执行AC激励电流的定时与不同于第一定时参考的第二定时参考相关联的另外的定时之间的比较；以及基于该比较来确定单元阻抗的可靠性。
应当理解，上面提到的特征和还将在下面解释的特征不仅可以在所指示的相应组合中使用，而且可以在其它组合中或独立使用，而不脱离本发明的范围。
附图说明
图1示意性地示出了根据各种示例的系统，该系统包括电池模块，该电池模块包括多个电池单元设备、测试模块、通信模块和控制设备。
图2示出了图1的电池模块可以根据来操作的测量模式和测试模式的示意性状态图。
图3示意性地示出了根据各种示例的电池单元设备的细节。
图4示意性地示出了根据各种示例的通信模块的细节，并且更具体地，示意性地示出了阻抗测量路径的一部分，该阻抗测量路径示出了测量模数转换器，该测量模数转换器用于利用附加复用器来测量电压和电流以将路由配置到ADC。
图5是根据各种示例的方法的流程图。
图6是根据各种示例的方法的流程图。
图7示意性地示出了根据各种示例的测试模块的细节。
图8是根据各种示例的方法的流程图。
图9示意性地示出了根据各种示例的模数转换器的操作。
图10示意性地示出了根据各种示例的电池单元设备的电池单元的单元阻抗、AC激励电流的频率和电池单元设备的电池单元的温度之间的依赖性。
图11是根据各种示例的方法的流程图。
图12示意性地示出了根据各种示例的单元力端子和单元感测端子之间的电短路。
图13示意性地示出了根据各种示例的电池单元设备对电流脉冲的电压响应。
图14示意性地示出了根据各种示例的AC激励电流的幅度与预定义阈值之间的阈值比较。
图15示意性地示出了根据各种示例的AC激励电流的频率与定时参考之间的比较。
具体实施方式
本公开的一些示例总体上提供了多个电路或其他电气设备。对电路和其他电气设备的所有引用以及由每一个电路和其他电气设备提供的功能并不旨在限于仅包括在本文中所示和所描述的内容。虽然特定的标签可以被分配给所公开的各种电路或其他电气设备，但是这样的标签并不旨在限制用于电路和其他电气设备的操作的范围。这样的电路和其他电气设备可以基于期望的特定类型的电气实现以任何方式彼此被组合和/或被分开。应认识到，本文中所公开的任何电路或其它电气设备可以包括任何数目的微控制器、图形处理器单元(GPU)、集成电路、存储器设备(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(EPROM)、电可以编程只读存储器(EPROM)、电可以擦除可以编程只读存储器(EEPROM)，或上述设备的其他合适的变体)，以及和彼此共同动作以执行本文所公开的(多个)操作的软件。此外，任何一个或多个电气设备可以被配置为执行程序代码，该程序代码体现在非暂时性计算机可读介质中，该非暂时性计算机可读介质被编程为执行所公开的任何数量的功能。
在下文中，本发明的示例将参考附图被详细描述。应当理解的是，示例的以下描述不应被视为具有限制意义。本发明的范围不旨在受到下文描述的示例或附图的限制，这些示例仅仅是说明性的。
附图被认为是示意性的表示，并且附图中所示的元件不一定按比例被示出。相反，各种元件被表示为使得它们的功能和通用目的对于本领域技术人员变得显而易见。附图中所示出或在本文中所描述的功能框、设备、部件或其他物理单元或功能单元之间的任何连接或耦合也可以通过间接连接或间接耦合来被实现。部件之间的耦合也可以通过无线连接来被建立。功能框可以在硬件、固件、软件或它们的组合中被实现。
在下文中，操作电池，特别是可再充电电池的各种技术被描述。如本文所描述的电池可以包括一个或多个电池模块。每个电池模块进而可以包括一个或多个电池单元。电池模块的电池单元可以被并联和/或按顺序被连接。作为一般规则，本文所描述的技术可以适用于各种种类和各种类型的电池，例如锂离子电池、锂离子聚合物电池、钒基电池等，这些电池可以被用作电池电动车辆的牵引电池。电池的其他用例包括用于飞机或火车的车载电池、电微电网中的电存储设备、用于例如智能电话等的手持式电子设备的电池。
更具体地，电池管理的技术在下文中被描述。例如，本文所描述的技术可以由电池管理系统(BMS)的一个或多个部件来执行。
作为一般规则，本文所描述的技术可以在电池单元级上操作。具体地，可以提供用于单独的电池单元的电池管理。为了简单起见，在下文中，各种技术结合单个电池单元来被描述。这样的技术可以容易地施加于多个电池单元。
根据各种示例，电池单元的电气特性可以被监测。基于监测电气特性，可以确定电池单元的电状态。具体地，根据本文所描述的示例，可以监测电池单元的电阻抗(单元阻抗)。用于单元阻抗测量的对应技术被描述。
单元阻抗是当AC激励电流被施加时电池单元呈现给AC电压的反向测量。阻抗通常可以由电池单元的两个端子之间的正弦AC电压的复合表示以及流过电池单元的AC激励电流的复合表示的比率来被限定。
基于单元阻抗，可以例如确定电池单元处的SOH和/或SOC和/或温度。当使用单元阻抗来确定温度时，可以获得内部电池温度的准确测量(如果与使用外部温度敏感元件的参考实现相比较，该外部温度敏感元件被布置在距电池单元一定距离处)。这减少了滞后时间并且可以帮助减少误差范围。备选地或附加地，单元阻抗可以基于电池单元的SOH来被确定：例如，电池单元的老化可能有增加的单元阻抗的趋势。SOH进而可以与电池容量相关。从以上可以理解，可以想到单元阻抗测量的各种应用。
本文所描述的各种技术基于发现单元阻抗测量的至少一些这样的应用可以是安全相关的。例如，在基于电池单元的阻抗来确定温度的情况下，单元阻抗测量的故障可能导致温度的显著误差。然后，在牵引电池的情况下，电池供电的设备(例如，车辆)的操作的安全可能会受到损害。
在下文中，描述了帮助以可靠的方式实施单元阻抗测量的各种安全机构。本文所描述的技术可以促进检测涉及单元阻抗测量的BMS的一个或多个部件中的操作误差。因此，一般来说，本文中所描述的各种技术可以帮助确定所测量的单元阻抗的可靠性。可靠性可以对应于误差范围或单元阻抗可以被测量的不确定性水平。
可以被检查的BMS的操作可靠性的示例部件包括：(i)分流电阻器；(ii)AC激励电流，该AC激励电流包括用于切换该AC激励电流的晶体管；(iii)诸如滤波电阻器、滤波电容器、布线/迹线、连接器之类的部件；(iv)单元力端子和单元感测端子之间的短路；(v)测量设置；以及(vi)到控制设备的数据通信。
作为一般规则，存在可以用于确定单元阻抗的可靠性的各种选项。不同的选项可以以不同部件的操作可靠性为目标。在各种示例中，可以仅使用这些选项中的一个或一些选项。在另外的示例中，可以组合这样的选项。例如，用于确定单元阻抗的可靠性的第一选项可以帮助检测分流电阻器的故障，而第二选项可以助检测模拟-数字转换器(ADC)的故障。第三选项可以被用于检测端到端的故障，即，BMS的一个或多个部件的故障(也许不能在所有情况下都区分出是哪一个部件出了故障)。
图1示意性地示出了根据各种示例的系统90。
系统90包括电池模块100。电池模块100包括多个电池单元设备111至113。每个电池单元设备111至113包括相应的电池单元(图1中未被示出)。虽然在图1的示例中，电池单元设备111至113在电池电源线119上形成串联，但是在其他示例中，备选地或附加地，电池单元设备111至113中的至少一些电池单元设备可以沿着电池电源线119形成并联。每个电池单元设备111至113可以包括单元监测模块(图1中未被示出)。电池单元设备111至113的单元监测模块可以提供感测功能以测量电池单元的一个或多个状态。
系统90还包括接口设备125。接口设备125和电池单元设备111至113经由一个或多个接口耦合(图1未示出接口的细节)。作为一般规则，这样的接口可以包括引脚、布线、线接合等中的一个或多个。
接口设备125包括通信模块120。通信模块120促进电池模块100与诸如控制设备91的控制逻辑之间的数据129的通信，该控制设备91由微控制器或现场可以编程门阵列或专用集成电路等实现。
例如，数据129可以指示一个或多个可以观察量，该可以观察量表征电池单元设备111至113的操作状态。例如，数据129可以指示单元设备111至113的每个单元的相应单元阻抗。数据129可以数据编码一个或多个相应的值。
为了促进生成数据129，接口设备125可以包括测试模块121(而在图1的场景中，测试模块121和通信模块120各自与多个电池单元设备111至113相关联，在其他示例中，测试模块121和/或通信模块120可以与单个电池单元设备111至113相关联)。作为一般规则，通信模块120和测试模块121将可以被实现为集成电路(IC)。
测试模块121、通信模块120和控制设备91可以实现BMS。
测试模块121可以被配置为促进例如由控制设备91发出的相应命令的单元阻抗测量。例如，测试模块121可以包括一个或多个电流源，该一个或多个电流源被配置为向一个或多个电池单元设备111至113提供AC激励电流。然后，电池单元设备111至113两端的电压和电压与AC激励电流之间的相移可以被测量，从而确定单元阻抗。单元阻抗可以被控制设备91确定。
根据本文中所描述的各种示例，测试模块121还被配置以促进确定单元阻抗的可靠性。可靠性可以对应于与单元阻抗的测量相关联的不确定性水平。为此，测试模块121可以被配置为在不同模式下操作。这结合图2被解释。
图2是示出接口设备125的不同模式2001、模式2002的示意性状态图，接口设备125可以在不同模式2001、模式2002中操作。例如，测试模块121和/或通信模块120可以被配置为在模式2001、模式2002中操作。
详细地，接口设备125可以被配置为在(i)测量模式2001和(ii)测试模式2002中选择性地操作，其中在(i)测量模式2001中单元阻抗可以被测量，以及其中在(ii)测试模式2002中单元阻抗的可靠性可以被确定。例如，取决于接口设备125在测量模式2001或测试模式2002中操作，不同的信号可以由测试模块121的一个或多个电流源生成，或者信号可以在通信模块120等中被不同地路由。
例如，控制设备91可以命令测量模式2001与测试模式2002之间的转变。例如，控制设备91可以向接口设备125发出相应的命令。例如，测量模式2001和测试模式2002可以根据预定义的定时调度来被激活。例如，控制设备91可以分别根据测量模式2001和测试模式2002为测试模块121和/或通信模块120的操作提供设置。
例如，测量模式2001或测试模式2002中的操作可以在控制设备91和接口设备125之间被同步。
虽然在图2中两个不同的模式2001、模式2002被示出，作为一般规则，在测量模式2001中确定至少一些与确定单元阻抗的可靠性相关联的测试是可能的。因此，可能不需要在所有场景中具有两种不同模式。
采用测量模式2001和测试模式2002的这样的技术基于以下发现：如果针对测量模式2001和测试模式2002的相同设置被使用，则这些设置可以变为故障链中的常见原因。如果可能在控制设备91中没有执行合理性检查的外部安全机构，则该设置必须被保护。为此，在对电池模块100的相应模式2001、模式2002的每次激活之前，控制设备91针对测量模式2001和测试模式2002发送设置是可能的。针对测试模式2002的这样的设置可以存储在不同的寄存器中，作为控制设备91处的测量模式2001的设置。
图3示意性地示出了关于电池单元设备111和电池单元设备111与接口设备125之间的接口201、接口212至216、接口218、接口298至299的方面。
接口201、接口212至216、接口218、接口298至299部分地与电池单元设备111相关联并且部分地与接口设备125相关联。例如，接口设备125和电池单元设备111各自可以包括一个或多个引脚和/或布线以实现接口201、接口212至216、接口218、接口298至299。
图3更详细地示出了电池单元设备111。电池单元设备112至可以被类似地配置。
电池单元设备111包括电池单元200。电池电源线119被连接到电池单元200。电池单元设备111可以经由高侧单元接口201(被标记为“VCELL”)和地侧单元接口218(被标记为GND)被对接以接触电池单元200。
电池单元设备111还包括单元监测模块270。单元监测模块270可以包括被集成在一个或多个芯片上的部件。电池监测模块促进感测功能以确定电池单元200的一个或多个状态。
为了通过接口设备125经由单元接口201、218将AC激励电流71注入到电池单元200中，分支251被提供作为单元监测模块270的一部分；分支251在单元接口201和单元接口218之间延伸。分支251包括分流电阻器252。分流电阻器252并联耦合到电池单元200，在单元接口201、218之间。还可以使用分流接口215、216(在图3中被标记为CS1和CS0)测量分流电阻器252两端的电压52。晶体管开关253被提供在分支251中。晶体管开关253的控制端子(例如，在晶体管开关通过场效应晶体管实现的情况下的栅极端子)耦合到电池单元设备111的接口214。通过适当地接通和断开晶体管开关253，可以设置AC激励电流71的频率。
分支251还可以选地包括负载电阻器254。负载电阻器254被连接到电池单元200的正极端子；在其他示例中，负载电阻器254还可以被连接到电池单元200的负级端子。
因为AC激励电流71可以借助于单元接口201被提供给电池单元200，所以单元接口201实现单元力端子。
电池单元设备111还可以经由AC接口212、213(被标记为V1AC和V0AC)被对接，AC接口212、213被配置以提供指示电池单元200两端的电压51的AC分量的信号。因此，AC接口212实现单元感测端子。
AC接口212、213经由单元监测模块270的滤波器231与电池单元200耦合，滤波器231包括容量232和电阻器233和电阻器234。滤波器231可以实现低通功能性。滤波器231的截止频率可以高于AC激励电流71的频率。
电池单元设备111还可以经由DC接口298、299被对接，DC接口298、299被配置以提供指示电池单元200两端的电压51的DC分量的信号。为此，DC接口298、299经由电池监测模块270的滤波器241被连接到电池单元200，滤波器241包括电阻器243、电容器242和电阻器244。滤波器241可以实现低通功能。
作为一般规则，单元监测模块270的所有元件都将可以被提供为集成电路(IC)。在其他示例中，如果与滤波器231和/或滤波器241相比，分支251的至少一些部分(例如，晶体管开关253和/或分流电阻器252)可以被提供在另一芯片上：例如，分开的芯片可以被用于分流电阻器252和/或晶体管开关253。在一些示例中，分流电阻器252和/或晶体管开关253甚至可以被集成在与接口设备125的至少一些元件相同的芯片上。
接下来，解释了测量模式2001中的电池单元设备的功能(参见图2)以促进单元阻抗测量。
在测量模式2001中，AC激励电流71由接口设备125的测试模块121提供给电池单元设备111，并且经由单元接口201、218被注入到电池单元200中。例如，测试模块121可以经由接口214提供控制信号。
电池单元两端的电压51可以经由AC接口212、213被监测。AC激励电流71可以经由分流接口215、216被监视。关于所述监测的方面结合图4被示出。
图4示意性地示出了关于接口设备125的方面，图4示意性地示出了关于通信模块120的方面，图4还示出了关于接口212、213、215、216的方面。
通信模块120的ADC 311被连接到AC接口212、213；并且通信模块120的另一ADC312被连接到分流接口215、216。相应的复用器(MUX)311通常是可选的。
然后ADC 311、ADC312可以生成指示电压51和AC激励电流71的幅度和/或相位的数据129。然后，基于数据129，单元阻抗可以被确定。结合图5解释关于确定单元阻抗的细节。
图5是根据各种示例的方法的流程图。例如，图5的方法可以被BMS的控制设备(例如，根据图1的系统90的控制设备91)执行。图5的方法结合图1的系统90被解释，但是也可以被施加于其它系统。
图5示出了关于确定单元阻抗的方面：在框1001处，电池单元设备111至113的电池单元200的阻抗被确定。为此，控制设备91可以激活测量模式2001(参见图2)。例如，控制设备91可以向接口设备125发送相应的命令和可选的设置。
测量模式2001的激活可以引起AC激励电流71注入到电池单元200和分流电阻器254中，如结合图3所解释的。
然后，控制设备91接收来自通信模块120的数据129，该数据129指示(i)AC激励电流71的幅度和/或相位以及(ii)与AC激励电流71相关联的电池单元200两端的电压51的幅度和/或相位(如结合图3和图4所解释的)。然后，基于数据129，可以通过将(i)AC激励电流71的幅度和/或相位与(ii)与AC激励电流71相关联的电池单元200两端的电压51的幅度和/或相位进行比较以确定电池单元200的阻抗。
在框1002处，可以确定电池单元的温度。为此，预定义的温度-阻抗特性可以被使用。例如，预定义的温度-阻抗特性可以以参数化的函数(例如，多项式函数)的形式被提供。备选地或附加地，预定义的温度-阻抗特性也可以以查找表的形式被提供。备选地或附加地，为了确定温度，可以确定电池单元(例如SOH和/或SOC)的一个或多个其他特性。
接下来，在框1003处，在框1001处被确定的阻抗的可靠性被确定。为此，测试模式2002可以被激活。例如，控制设备91可以向测试模块121发送相应的命令和可选的设置。
作为一般规则，在框1003中存在可以用于确定阻抗的可靠性的各种选项，并且一些选项结合图6被示出。
图6是根据各种示例的方法的流程图。根据图6的方法帮助确定单元阻抗的可靠性，该单元阻抗的可靠性例如使用如上结合图5所描述的技术：框1001，而被测量。
根据图6的方法包括多个框1010至框1016。这些框1010至框1016对应于用于实现确定单元阻抗的可靠性的不同选项。作为一般规则，不要求所有框1010至框1016被实现以确定可靠性；相反，可以只有框1010至框1016中的单个框被实现以确定可靠性，或者框1010至框1016的某个组合被实现以确定可靠性。还可以改变执行框1010至框1016的顺序。框1010至框1016中的一个或多个框可以作为图5的框1003的一部分被执行。
在框1010处，AC测试电流被提供给电池单元设备111至113。AC测试电流不同于在测量模式2001期间被使用的AC激励电流。因此，使用AC测试电流，可以测试分流电阻器252的完整性。还可以测试分流器接口215、216和/或AC接口212、213的完整性。在一些示例中，可以测试通信模块120的MUX 301和/或通信模块120的ADC 311、12的完整性。通过将BMS的一个或多个被识别的部件的响应/行为与AC测试电流进行比较，可以测试它们的完整性。如果识别出一个或多个部件的被损害的完整性，则这可以是单元阻抗的降低的可靠性的指示符。
在框1011处，AC激励电流71的属性被改变。特别地，可以改变AC激励电流71的频率，例如，在第一值和第二值之间。可以确定AC激励电流71的频率的两个值的单元阻抗。可以确定AC激励电流71的频率的两个值的温度。然后，基于两个阻抗或彼此的两个温度之间的比较，不规则性可以被识别。例如，如果两个测量显著偏离，则单元阻抗的可靠性可以被判断为较低。结合框1011所描述的选项可以对应于在阻抗测量中涉及的部件的端对端测试。
在框1012处，零电流单元阻抗测量可以被实现。因此，AC激励电流71的特别低的振幅(例如，零振幅)可以被选择。例如，电磁干扰(EMI)可以耦合到BMS的部件中并且导致电池单元两端的显著电压。例如，如果在电池单元200处存在AC激励电流71的频率处的EMI(例如，由于高电压电流路径中的电流)，则该电压与由AC激励电流71生成的电压叠加。这将导致测量误差。
为了检测这种故障，没有AC激励电流71的测量可以被执行，并且相应ADC 311、312的原始数据可以被评估；然后，该原始数据表示干扰。ADC 311、312的输出与预定义的阈值可以被比较以限制所允许的本底噪声。因此，零电流测量可以帮助识别单元阻抗的测量的本底噪声。
在框1013处，电池接口201、218和/或AC接口212、213的电阻可以被测量。例如，由单元接口201实现的单元力端子与由AC接口212实现的单元感测端子之间的电阻可以被测量。如上面结合图3所解释的，单元接口201、218充当单元力端子；而AC接口212、213充当单元感测端子。通过测量电阻，可以检测电路短路。这样的电短路可以导致电池单元200两端的电压51的不准确测量；使得单元阻抗的可靠性将被损害。
在框1014处，AC激励电流可以被诊断。为此，可以例如检查AC激励电流的幅度是否在某个接受窗口内，即保持在预定义的下限阈值之上并且保持低于预定义的上限阈值之下。从而相应的AC激励电流源的故障可以被识别。AC激励电流源的故障可以损害单元阻抗的可靠性。
在框1015处，AC激励电流的频率可以被诊断。例如，AC激励电流可以与使用独立定时参考生成的周期性参考信号比较。然后，基于该比较，AC激励电流的频率的偏差可以被检测。这样的偏差可以指示对应的AC激励电流源的故障。AC激励电流源的故障可以损害单元阻抗的可靠性。
在框1016处，电池单元设备111至113的一个或多个滤波器的滤波器带宽可以被检查。例如，滤波器231和/或滤波器241的截止频率可以被确定。滤波器特性的变化可以指示相应滤波器部件232、233、242、243的损坏。这可以损害单元阻抗的可靠性。
在下文中，讨论关于根据框1010至框1016的选项中的至少一些的细节。
图7示出了关于测试模块121的方面。更具体地，图7示出了结合AC测试电流61、63的注入的方面，例如，如上面结合图6所解释的：框1010。
作为一般规则，虽然图7示出了关于提供AC测试电流61、63的测试模块121的方面，测试模块121还可以包括一个或多个电流源和/或电压源以提供AC激励电流71(图7中未被示出)。例如，测试模块121可以经由接口214接通/断开晶体管开关253以提供AC激励电流71。
在图7中，示出了测试模块121，该测试模块121被配置为提供AC测试电流61。AC测试电流61经由分流接口215、216被注入到分流电阻器252中。分流电阻器252两端的对应电压52与AC测试电流61结果相关联。
虽然在图7的示例中，AC测试电流61是使用两个电流源351、352生成的，两个电流源351、352分别被连接到分流接口215、216中的一个分流接口(即，分流电阻器252的不同侧)，在其他示例中，AC测试电流61可以使用单个电流源生成，该单个电流源仅被连接到分流接口215、216中的一个分流接口。通过使用两个电流源351、352，可以补偿布线或连接电阻261、262(参见图3)。
ADC 311和/或ADC 312(取决于MUX 301的设置)被配置为测量与AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的分流电压52。
如图7所示，AC电流源351、352经由开关361、362被连接到分流接口215、216。开关361、362可以被配置为当测试模式2002激活时选择性地转发AC测试电流61。此外，AC电流源351、352可以在测试模式2002中被选择性地接通(并且在测量模式2001中被断开)。这基于如下发现：如果AC测试电流61在测量模式2001中的单元阻抗测量期间是激活的，则AC测试电流61可能影响单元阻抗测量。AC测试电流61通过在1mA的范围内引入附加电流来影响电流测量，该附加电流在测量模式2001期间与例如500mA相比较非常小。此外，由于附加电压在1mA*10mOhm＝10μV的范围内，所以由AC测试电流61在分流接口215、216上引起的电压降通常可以被忽略。然而，两个电流源351、352可以附加地被两个独立的机构保护：首先，在测量模式2001中电流源351、352被停用；其次，开关361、362被用于在测试模式2002中选择性地转发AC测试电流61。
可以将与AC测试电流61相关联的分流电压52与参考电压(例如，在控制设备91处的电压)进行比较。由此，可以检测分流电阻器252的故障。
这提供了相对简单的测试功能。在各种选项中，例如通过使用另外的电流源353，可以提供更复杂的测试功能。
在图7的示例中，测试模块121还包括另外的电流源353，电流源353被配置为经由对应的接口363将另外的AC测试电流63注入到电阻器365中。在图7中示出了与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的电压53。然后，ADC 311和/或ADC 312可以被布置为测量与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的电压53。
如将了解，多路复用器301的供应帮助选择性地将电阻器365连接到ADC 311、312中的一个或多个ADC。例如，当测试模式2002激活时，多路复用器301可以选择性地转发与电阻器365两端的电压53相关联的信号。为了给出具体示例，多路复用器301有可能被配置为在测量模式2001中提供与AC激励电流71相关联的单元电压51(参见图3)到ADC 311、312中的一个或多个ADC；并且在测试模式2002中，将与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的电压53提供给ADC 311、312中的一个或多个ADC(例如，而不是提供单元电压51)。
例如，在一种场景中，在测试模式2002中，多路复用器301交替地将与另外的AC测试电流63相关联的电压53分别提供给ADC 311和ADC 312是可能的；以及交替地将与AC测试电流61相关联的分流电压52分别提供给ADC 312和ADC 311中的分别的另一个。
这样的示例在以下表1和表2中被示出：
相位 ADC 311 ADC 312
(i) 单元电压51 分流电压52
表1(使用AC激励电流71在测量模式2001中映射ADC 311、ADC312)
相位 ADC 311 ADC 312
(i) 分流电压52 电压53
(ii) 电压53 分流电压52
表2(使用AC测试电流61、63在测试模式2002中映射ADC 311、ADC312)
换言之，ADC 311、ADC312与电阻器365和分流电阻器252之间的连接可以交替地被交换，如在表2汇总所示。因此，ADC 311、ADC312和MUX 301中的一个的故障可以被检测。例如，如果由ADC 311对电压53进行的测量与由ADC 312对电压53进行的测量之间存在偏差，则这可以指示相应的故障。
作为一般规则，表2的相位(ii)是可选的。在测试模式2001中，在相位(i)中仅操作MUX 301将是有可能的。
如图7所示，AC电流源351、352和AC电流源353被配置为相干地输出AC测试电流61和另外的AC测试电流63相位。因此，它们可以是AC测试电流61与另外的AC测试电流63之间的被明确定义的相位偏移或相移355。
作为一般规则，AC电流源351、352、353彼此匹配是可能的；即，可以在AC电流源351、352、353之间存在高的相对准确性。
例如，使用AC测试电流61、63，有可能确定以下一个或多个故障：分流电阻器252可以被检查；为此，分流电阻器252的标称电阻率应该是已知的；并且可以测试经由分流接口215、216从分流电阻器252到MUX 301的连接；例如基于测试模式2002中的被测量值与参考值的比较，可以测试MUX 301；此外，信号处理链incl也是如此。ADC 311、312可以被测试。
接下来，AC测试电流61、63的确定单元阻抗的可靠性的功能将被描述。
AC测试电流61、63可以被用于模拟单元阻抗。为此，使用ADC 311、312测量与AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的电压52，以及测量与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的电压53。具体地，与AC测试电流61相关联的电压52可以模拟与AC激励电流71相关联的电压52；并且与另外的AC测试电流63相关联的电压53可以模拟与AC激励电流71相关联的单元电压51。
为了获得/生成复合单元阻抗的相位信息，AC测试电流61、63对彼此延迟。该延迟将导致相移355。由于电流源351至353的匹配，AC测试电流61、63的电流生成的不确定性可以被消除。为了消除电阻器365的电阻的不确定性，AC测试电流63可以由与电阻器365匹配的电阻器生成。
被模拟的阻抗可以被计算为：
这里，RCON1和RCON2是分流接口215、216(参见图3)的连接电阻261、262的电阻，RS是分流电阻器252的电阻，并且RS NOM是在后处理中被使用的分流电阻器252的目标电阻(寄生连接电阻261、262可能导致测量不准确性；通过使用RS_NOM，则可以实现补偿)。由于电流IDIAG1和IDIAG2，即与每个电流源351、352相关的AC测试电流61的分别被生成的部分是匹配的，因此连接电阻261、262的公共电阻RCON1和RCON2被消除。剩余的是电流源351、352的失配和连接电阻261、262的失配。fEXC是AC激励电流的频率，并且tdelay是相位偏移。
例如，被模拟的阻抗可以根据等式(1)被计算，以及在测试模式2002期间与测量值进行比较。对应的方法依赖于在图8中所示出的等式1。
图8是根据各种示例的方法的流程图。例如，图8的方法可以被控制逻辑(例如，控制设备91)执行。例如，图8的方法可以作为框1003(参见图5)的一部分被执行。图8的方法帮助确定先前已经被测量的单元阻抗的可靠性(例如，作为图5框1001的部分)。
在框1021处，测试模式2002被激活。这可以包括向测试模块121发送控制信号以闭合开关361、362并且接通电流源351至353。因此，AC测试电流61被注入到分流电阻器254中，并且另外的AC测试电流63被注入到电阻器365中。
然后，框1022至框1024被用于确定先前已经被测量的单元阻抗的可靠性。在框1021处基于与被注入到分流电阻器254中的AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的电压52的测量；以及基于与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的电压53的测量，来确定可靠性。从这两个值，获得模拟的单元阻抗。然后，确定单元阻抗的可靠性可以包括将被模拟的单元阻抗与参考阻抗进行比较。下面这样的场景结合框1022至框1024被解释。
详细地，在框1022处，参考阻抗被确定，例如通过根据等式(1)计算或以其他方式确定参考阻抗，用AC测试电流使被测量电压52被衰减。例如，可以采用查找表。
接下来，在框1023处，可以测量模拟的单元阻抗。例如，这可以涉及将与AC测试电流相关联的电阻器365两端的测量电压53除以与AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的测量电压52，例如，考虑分流电阻器252的电阻。
接下来，在框1024处，将框1024的模拟阻抗与预期值进行比较。通常，可以基于在框1022中被确定的参考阻抗来确定预期值。如果检测到例如超过某些误差范围和/或准确性要求内的显著偏差，则这可以指示一个或多个部件(例如分流电阻器252、分流电阻器252与通信模块120之间的连接、多路复用器301或ADC 311、312中的一个或两个ADC等等)的故障。
作为一般规则，AC测试电流61、63两端的测量电压可以是(i)静态的，即固定的幅度、固定的相位和固定的频率；或(ii)取决于电池单元200的被测量的单元阻抗。对于动态的AC测试电流61、63，控制设备91可能基于作为框1023的一部分的电池单元200的单元阻抗来控制AC电流源351至353。同样地，参考阻抗可以通过适当地调整框1022中等式(1)中AC测试电流61、63的值被确定。
这样的技术基于以下发现：为了获得ADC 311、312的高诊断覆盖故障模型，线性故障必须被覆盖。这结合图9被说明。
图9示意性地示出了关于ADC 311、312的操作的方面。具体地，图9示出了关于线性误差603的方面，图9示意性地示出了取决于相应输入318由ADC 311或ADC 312输出的测量值319。相应的特性601通常被设计成具有线性依存性。在存在线性误差603的情况下，相应特性602偏离线性形式。
为了促进检测所使用的ADC的线性故障，AC测试电流61、63可以被设置以使得在相应的ADC 311、312处使用与测量模式2001中的先前单元阻抗测量相同的操作点604。因此，AC测试电流61和/或另外的AC测试电流63的幅度可以根据先前的单元阻抗测量结果被调整。此外，AC测试电流61、63和相移355的频率可以根据先前的单元阻抗测量结果被确定。
作为一般规则，对于测试电流61、63可能有静态或动态可配置的振幅/相位/频率的各种组合，导致不同的诊断覆盖。
AC激励电流71的典型振幅在1A的顺序里；通常，不容易生成具有类似大振幅的AC测试电流61。因此，有可能使用较小的AC测试电流63和标出电阻365的电阻的尺寸，使得电压53对应于在测量模式2001期间分流电阻器252两端的电压52。因此，电阻器365的电阻可以大于分流电阻器252的电阻。
然后，有可能将与另外的AC测试电流63相关联的电阻器365两端的与电压53相关联的信号路由到ADC 311，ADC 311在测量模式2001期间被用于测量分流电阻器252两端的电压52(参见表1，ADC 312：阶段(i)和表2，阶段(i))。
同样地，有可能将与AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的电压52相关联的信号路由到ADC 311，ADC 311在测量模式2001期间被用于测量电池单元200两端的单元电压51(参见表1，ADC 311：阶段(i)和表2，阶段(i))。此外，有可能标出AC测试电流61的振幅的尺寸，使得与测试模式2002中的AC测试电流61相关联的分流电阻器252两端的电压52对应于测量模式2001中于AC激励电流71相关联的电池单元200两端的单元电压51。
还有可能动态地调整AC测试电流61、63的波形的形状，例如正弦或矩形。
也有可能取决于与每电池模块被并联连接的电池单元200的数量来调整AC测试电流61、63的幅度。
图10示意性地示出了关于确定电池单元200的单元阻抗的可靠性的方面，图10具体地示出了关于测试模式2002的方面，在测试模式2002中根据框1011(参看图6)的频率切换技术被采用。
图10示意性地示出了对于三个不同温度801至803的作为AC激励电流71的频率751的函数单元阻抗750。在图10中示出了相应的温度-阻抗特性701至703(对于不同温度801至803，使用实线、虚线和点划线)。
根据示例，通过在多于单个频率即在图10的示例中在频率761和频率762处确定单元阻抗750来确定单元阻抗750的可靠性。在两个频率761、处被确定的单元阻抗750将在测量故障的情况下不同，如寄存器的卡住故障、错误频率设置和测量开始中的偏移。更具体地，所确定的单元阻抗将根据温度-阻抗特性701至703示出所预期的频率依存性和温度依存性。测量/处理路径中的故障将导致两个测量中的共同误差705、706(朝向图10的示例中的较高单元阻抗750)。如图10所示，频率761处的误差705将被控制设备91解释为温度803。在测量频率762处的相同误差705将被解释为温度801。控制设备91例如通过施加两个(2oo2)决策中的两个来比较两个温度801、温度803。因此，偏差可以被识别为故障。结合图11关于用于确定可靠性的逻辑的细节也被说明。
图11是根据各种示例的方法的流程图。例如，图11的方法可以被控制设备91执行，图11示意性地示出了例如根据上文结合图5所描述的技术：框1001，关于确定测量的单元阻抗的可靠性的方面。图11示出了关于通过使用如以上结合图6所解释的频率切换：框1011，来确定可靠性的方面。
在框1031处，第一AC激励电流71被提供给电池单元设备111至113。第一AC激励电流71具有第一频率。
接下来，在框1032处，单元阻抗750的第一值被测量。该测量基于第一AC激励电流。例如，电池单元200两端的电压51可以被设置成与第一AC激励电流71相关，例如，作为跨分流电阻器254两端的电压52被测量。
接下来，在框1033处，第二AC激励电流71被提供给电池单元设备111至113。第二AC激励电流71具有第二频率。
接下来，在框1034处，单元阻抗750的第二值被测量。该测量基于第二AC激励电流。例如，与第二AC激励电流相关联的电池单元两端的电压可以被设置成与第二AC激励电流71相关，例如，使用分流电阻器254测量。
接下来，在框1035处，基于预定义的温度-阻抗特性701至703来确定与在框1032处和框1034处被测量的单元阻抗750相关联的温度801至803。
然后，在框1036处，例如通过比较在框1035处确定的温度来确定单元阻抗的可靠性。
图12示意性地示出了关于确定电池单元200的单元阻抗的可靠性的方面，图12具体示出了关于测试模式2002的方面，其中根据框1013(参见图6)进行电阻测量。在图12中，示出了被单元接口201实现的单元力端子与被AC接口212实现的单元感测端子之间的两个可能的短路729。
在图12的示例中，可以在单元接口201(充当用于AC激励电流71的单元力端子，如上所述)和AC接口212(充当AC激励电流71的单元感测端子)之间确定电阻。然后，可以以预定义的阈值电阻执行阈值比较。可以基于阈值比较来确定单元阻抗的可靠性。例如。小电阻可以指示接口201、212之间的短路。
这些技术基于发现单元接口201和AC接口212之间的短路729还可能导致也沿着AC接口212的非预期电压降。在存在故障的情况下，所测量的单元阻抗750通过分别在接口201、212和电池单元200之间的连接处的接触电阻721、722而增加：
为了能够检测短路729，将接触电阻721、722尺寸标出为足够大是可能的，例如由于2或3或更多的因素而大于单元电阻。此外，为了增加短路729的电阻725，可以维持与接口201、212相关联的电流线之间的最小距离(隔离规则)。因此，如果电阻的任何增加被测量，则这可以指示短路729。
图13示意性地示出了关于确定电池单元200的单元阻抗的可靠性的方面，图13具体示出了关于测试模式2002的方面，其中根据框1016(参见图6)进行滤波器带宽检测。
在图13中，AC测试电流脉冲749被施加到电池单元设备111至113。具体地，AC测试电流脉冲749可以经由AC接口212、213被提供。虽然在图13中示出了阶梯形AC测试电流脉冲749，但是其他形状也是可能的。
然后，例如使用单元接口201、218来测量电池单元设备111至113的电压响应741。具有时间常数743的电压降742被观察到。基于电压响应741，有可能确定单元阻抗的可靠性。例如，有可能表征滤波器231，例如滤波器带宽。
该机制可以与时间间隔744期间的开路负载诊断一起被实现，检查AC接口212的电阻器233的电阻。可以执行与参考阈值745、746比较。
图14示意性地示出了关于确定电池单元200的单元阻抗的可靠性的方面，图14具体示出了关于测试模式2002的方面，其中AC激励电流71根据框1014(参见图6)被诊断。
在图14中，AC激励电流71的幅度与上预定阈值961和下预定阈值962比较。基于该比较，单元阻抗的可靠性被确定。例如，阈值比较可以被控制设备91执行。
详细地，两个检查是可能的：(i)首先，ADC 312的输出的测量结果；以及(ii)其次是电流调整回路的合理性检查
在ADC 312的输出被检查的情况下，使用阈值961、962将相应输出与预期值进行比较。预期值由AC激励电流71的幅度、分流电阻器252的电阻和ADC 312的增益给出。所有参数都是已知的，因此预期值可以被提前确定。阻抗测量对激励电流71的振幅不非常敏感。因此，激励电流检查的准确性要求不是非常关键。
可以确定AC激励电流71的幅度，然后通过将分流电阻器252两端的测量电压52与基于以下等式的预期电流进行比较来检查AC激励电流71的幅度：
IExcitation＝VPCVM/(RL+Rshunt)＝VIADC/Rshunt
可以针对调整回路的各个部分(即，控制器、致动器、传输路径、测量)检查AC激励电流71的被调整的电流源。
图15示意性地示出了关于确定电池单元200的单元阻抗的可靠性的方面，图15具体示出了关于测试模式2002的方面，其中根据框1015(参见图6)来诊断AC激励电流71的频率。
在图15中，实现了用于提供AC激励电流71的第一定时参考的定时和与不同于第一定时参考的第二定时参考相关联的另外的定时771之间的比较。示出了实现比较的对应元件773。然后，基于该比较来确定单元阻抗的可靠性。该比较基于分流电阻器252两端的电压52。
概括而言，上面已经描述了旨在使电池单元的阻抗测量是安全的安全机构的选项束。根据一些示例，使用可调整的电流源生成AC测试电流，因此模拟与测量的单元阻抗在相同范围的单元阻抗。使用可调整的电流源，有可能通过改变相应的测试电流的幅度来模拟所有典型的电池单元阻抗。这些AC测试电流使用测量链的一些部分来检查它们。AC测试电流的生成仅需要最小量的额外硬件。在AC测试电流生成中寄生电流可以被补偿。
此外，例如，除了仅使用AC测试电流之外，还描述了用于安全机构的另外的选项以获得甚至更高的诊断覆盖。例如，可以通过评估AC激励电流的多于一个频率处的阻抗来确定单元阻抗的可靠性。测量/处理路径中的故障将导致在多个频率处的测量中的共同误差。
特别地，上面已经描述了以下示例：
示例1，一种设备(125)，包括：
第一接口(201、214、218)，该第一接口(201、214、218)被配置成将AC激励电流(71)注入到电池单元(200)以及分流电阻器(252)中，该分流电阻器并联耦合到电池单元(200)，
第二接口(215、216)，该第二接口(215、216)被配置为将AC测试电流(61)注入到分流电阻器(252)中，以及
模数转换器(311、312)，该模数转换器(311，312)被配置为测量与AC激励电流(71)相关联的电池单元(200)两端的单元电压(51)、与AC激励电流(71)相关联的分流电阻器(252)两端的分流电压(52)以及与AC测试电流(61)相关联的分流电阻器(252)两端的分流电压(52)。
示例2，示例1的设备(125)，还包括：
另外的电阻器(365)，以及
第三接口(363)，该第三接口被配置为将另外的AC测试电流(63)注入到另外的电阻器(365)中，
其中，模数转换器(311、312)还被配置为测量与另外的AC测试电流(63)相关联的另外的电阻器(365)两端的另外的电压(53)。
示例3，示例2的设备(125)，还包括：
多路复用器(301)，该多路复用器耦合到模数转换器(311，312)，
其中，多路复用器(301)被配置为在第一操作模式(2001)中将单元电压(51)提供给模数转换器(311、312)，并且在第二操作模式(2002)中，向模数转换器(311、312)提供另外的电压(53)。
示例4，示例3的设备(125)，
其中，模数转换器(311、312)包括第一模数转换器(311)和第二模数转换器(312)，以及
其中，多路复用器(301)在第二操作模式(2002)中还被配置为分别交替地向第一模数转换器(311)和第二模数转换器(312)提供另外的电压(53)，并且交替地向第二模数转换器(312)和第一模数转换器(311)提供分流电压(52)。
示例5，示例2至4中任一项的设备(125)，
其中至少一个第一AC电流源(351、352)被配置成输出AC测试电流(61)，
其中第二AC电流源(353)被配置为输出另外的AC测试电流(63)，以及
其中，至少一个第一AC电流源(351、352)和第二AC电流源(353)被配置为相位相干地提供AC测试电流(61)和另外的AC测试电流(63)。
示例6，示例5的设备(125)，
其中至少一个第一AC电流源(351、352)包括分别与分流电阻器(252)的不同侧耦合的第一AC电流源(351、352)的对。
示例7，一种系统(90)，包括：
示例5或6的设备(125)，以及
控制逻辑(91)，该控制逻辑被配置为基于电池单元(200)的单元阻抗(750)来控制至少一个第一AC电流源和第二AC电流源。
示例8，示例7的系统(90)，
其中，控制逻辑(91)还被配置为根据电池单元(200)的单元阻抗(750)来配置AC测试电流(61)的幅度、另外的AC测试电流(63)的幅度和AC测试电流(61)与另外的AC测试电流(63)之间的相位偏移(355)中的至少一个。
示例9，示例7或8的系统(90)，
其中，控制逻辑(91)还被配置为基于与另外的AC测试电流(63)相关联的另外的电压(53)，并且基于与AC测试电流(61)相关联的分流电压(52)来确定被模拟的单元阻抗(750)，以及
其中，控制逻辑(91)还被配置为基于被模拟的单元阻抗与预定义的参考阻抗的比较来确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例10，示例7至9中任一项的系统(90)，
其中，控制逻辑(91)还被配置为基于单元阻抗(750)来确定荷电状态、健康状态和温度(801-803)中的至少一个。
示例11，一种方法，包括：
在第一操作模式(2001)中：
将AC激励电流(71)注入到电池单元(200)以及分流电阻器(252)中，该分流电阻器(252)并联耦合到电池单元(200)，以及
基于与AC激励电流(71)相关联的电池单元(200)两端的单元电压，并且基于与AC激励电流(71)相关联的分流电阻器(252)两端的分流电压来确定电池单元(200)的单元阻抗(750)，以及
该方法还包括，在第二操作模式(2002)中：
将AC测试电流(61)注入到分流电阻器(252)中，以及基于与AC测试电流(61)相关联的分流电阻器(252)两端的分流电压来确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例12，示例11的方法，还包括：
在第二操作模式中：
将另外的AC测试电流(63)注入到另外的电阻器中，AC测试电流(61)和另外的AC测试电流(63)是相位相干的，并且
基于与AC测试电流(61)相关联的分流电压和与另外的AC测试电流(63)相关联的另外的电阻器两端的另外的电压来确定被模拟的单元阻抗，
其中单元阻抗(750)的可靠性还基于被模拟的单元阻抗(750)与预定义的参考阻抗之间的比较来确定。
示例13，一种方法，包括：
向电池单元设备(111-113)提供第一AC激励电流(71)，
基于第一AC激励电流测量电池单元设备(111-113)的电池单元(200)的单元阻抗(750)的第一值，
向电池单元(200)提供第二AC激励电流(71)，第一AC激励电流和第二AC激励电流具有不同的频率(761、762)，
基于第二AC激励电流(71)测量电池单元(200)的单元阻抗(750)的第二值，
基于预定义的温度-阻抗特性(701-703)，基于单元阻抗(750)的第一值确定第一温度(801-803)，并且基于单元阻抗(750)的第二值来确定第二温度(801-803)，以及
基于第一温度(801-803)与第二温度(801-803)的比较来确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例14，一种方法，包括：
使用力端子(201)将AC激励电流(71)注入到电池单元(200)中，
使用感测端子(212)测量电池单元(200)两端的单元电压(51)，
基于单元电压(51)和AC激励电流(71)来确定电池单元(200)的单元阻抗(750)，
测量力端子(201)与感测端子(212)之间的电阻，
执行预定义的阈值电阻与在力端子(201)与感测端子(212)之间的测量电阻之间的阈值比较，以及
基于阈值比较来确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例15，一种方法，包括：
向电池单元设备(111-113)提供AC激励电流(71)，
测量电池单元(111-113)两端的电池单元(200)的单元电压(51)，
基于单元电压(51)和AC激励电流(71)来确定电池单元(200)的单元阻抗(750)，
向电池单元设备(111-113)提供测试电流脉冲(749)，
测量电池单元器件(111-113)对测试电流脉冲的电压响应(741、742)，以及
基于电压响应(741、742)确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例16，一种方法，包括：
向电池单元设备(111-113)提供AC激励电流(71)，
测量电池单元两端(111-113)的电池单元(200)的单元电压(51)，
基于单元电压(51)和AC激励电流(71)来确定电池单元(200)的单元阻抗(750)，
在AC激励电流(71)的幅度和参考幅度(961、962)之间执行阈值比较，以及
基于比较确定单元阻抗(750)的可靠性。
示例17，一种方法，包括：
向电池单元设备(111-113)提供AC激励电流(71)，使用第一定时参考生成AC激励电流(71)，
测量电池单元(111-113)两端的电池单元(200)的单元电压(51)，
基于单元电压和AC激励电流(71)确定电池单元(200)的单元阻抗(750)，
执行AC激励电流(71)的定时和与不同于第一定时参考的第二定时参考相关联的另外的定时之间的比较，以及
基于比较确定单元阻抗(750)的可靠性。
虽然已经关于某些优选示例示出和描述了本发明，但是本领域技术人员在阅读和理解说明书之后将想到等同物和修改。本发明包括所有这样的等同物和修改，并且仅由所附权利要求的范围限制。
为了说明，虽然以上已经描述了确定在电池单元处测量的单元阻抗的可靠性的各种技术，但是这些技术可以与在另外的示例中确定可靠性的另外的技术组合。为了给出几个示例，可以通过监测相应电池模块的通信模块与控制设备之间的数据通信来确定可靠性。数据通信可以具有各种故障原因，诸如数据伪造或过时的或未更新(卡住的)数据。为了例如检测到“卡住的”数据，有可能使用以下技术中的一个或多个：(i)更新计数器；(ii)具有略微不同的模拟阻抗的AC测试电流；(iii)在两个不同频率下的测量；(iv)零电流测量；(v)内部寄存器检查(在每次测量之前，通过写入零清除寄存器以及然后交替地检查寄存器)。由控制设备91编程/配置的设置可以处于触发安全机构以检查潜在故障的第一阶段值。然后，可以通过控制设备91将正确的参数传送到电池模块100。为了给出又一示例，可以检查单元阻抗是否在测量模式期间表现出突变。测量的单元阻抗通常主要依赖于温度。如果单元阻抗变化快于被预期的温度变化速率，则可以推断出一定有些地方出错了。

Claims (12)

1.一种用于电池单元的接口设备(125)，包括：
第一接口，其被配置为将AC激励电流(71)注入到所述电池单元(200)和分流电阻器(252)中，所述分流电阻器(252)并联耦合到所述电池单元(200)，
第二接口，其被配置为将AC测试电流注入到所述分流电阻器(252)中，以及
模数转换器，其被配置为测量与所述AC激励电流(71)相关联的所述电池单元(200)两端的单元电压(51)、与所述AC激励电流(71)相关联的所述分流电阻器(252)两端的分流电压(52)以及与所述AC测试电流相关联的所述分流电阻器(252)两端的所述分流电压(52)，
其中所述接口设备被配置为在用于测量所述电池单元的单元阻抗的第一模式和在用于确定所述单元阻抗的可靠性的第二模式中选择性地操作。
2.根据权利要求1所述的接口设备(125)，还包括：
另外的电阻器(365)，以及
第三接口(363)，其被配置为将另外的AC测试电流注入到所述另外的电阻器(365)中，
其中，所述模数转换器还被配置为测量与所述另外的AC测试电流相关联的所述另外的电阻器(365)两端的另外的电压(53)。
3.根据权利要求2所述的接口设备(125)，还包括：
多路复用器(301)，其耦合到所述模数转换器，
其中，所述复用器(301)被配置为在所述第一操作模式(2001)中将所述单元电压(51)提供给所述模数转换器，并且在所述第二操作模式(2002)中，将所述另外的电压(53)提供给所述模数转换器。
4.根据权利要求3所述的接口设备(125)，
其中，所述模数转换器包括第一模数转换器和第二模数转换器，并且
其中，所述多路复用器(301)还被配置为在所述第二操作模式(2002)中分别交替地向所述第一模数转换器和所述第二模数转换器提供所述另外的电压(53)，并且交替地向所述第二模数转换器和所述第一模数转换器提供所述分流电压(52)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的接口设备(125)，
其中至少一个第一AC电流源被配置为输出所述AC测试电流，
其中第二AC电流源被配置为输出所述另外的AC测试电流，并且
其中，所述至少一个第一AC电流源和所述第二AC电流源被配置为相位相干地提供所述AC测试电流和所述另外的AC测试电流。
6.根据权利要求5所述的接口设备(125)，
其中所述至少一个第一AC电流源包括分别与所述分流电阻器(252)的不同侧耦合的第一AC电流源的对。
7.一种电池管理系统(90)，包括：
根据权利要求5或6所述的接口设备(125)，以及
控制逻辑(91)，其被配置为基于所述电池单元(200)的单元阻抗(750)来控制所述至少一个第一AC电流源和所述第二AC电流源。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统(90)，
其中，所述控制逻辑(91)还被配置为根据所述电池单元(200)的所述单元阻抗(750)来设置所述AC测试电流的幅度、和/或所述另外的AC测试电流的幅度和/或所述AC测试电流与所述另外的AC测试电流之间的相位偏移(355)。
9.根据权利要求7或8所述的电池管理系统(90)，
其中，所述控制逻辑(91)还被配置为基于与所述另外的AC测试电流相关联的所述另外的电压(53)，并且基于与所述AC测试电流相关联的所述分流电压(52)来确定被模拟的单元阻抗(750)，并且
其中，所述控制逻辑(91)还被配置为基于所述被模拟的单元阻抗与预定义的参考阻抗的比较来确定所述单元阻抗(750)的可靠性。
10.根据权利要求7或8所述的电池管理系统(90)，
其中，所述控制逻辑(91)还被配置为基于所述单元阻抗(750)来确定荷电状态、和/或健康状态、和/或温度。
11.一种用于确定电池单元的单元阻抗的可靠性的方法，包括：
在第一操作模式(2001)中：
将AC激励电流(71)注入到电池单元(200)和分流电阻器(252)中，所述分流电阻器并联耦合到所述电池单元(200)，以及
基于与所述AC激励电流(71)相关联的所述电池单元(200)两端的单元电压，以及基于与所述AC激励电流(71)相关联的所述分流电阻器(252)两端的分流电压来确定所述电池单元(200)的单元阻抗(750)，以及
在第二操作模式(2002)中：
将AC测试电流注入到所述分流电阻器(252)中，以及
基于与所述AC测试电流相关联的所述分流电阻器(252)两端的所述分流电压来确定所述单元阻抗(750)的可靠性。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
在所述第二操作模式中：
将另外的AC测试电流注入到另外的电阻器中，所述AC测试电流和所述另外的AC测试电流是相位相干的，并且
基于与所述AC测试电流相关联的所述分流电压和与所述另外的AC测试电流相关联的所述另外的电阻器两端的另外的电压来确定被模拟的单元阻抗，
其中所述单元阻抗(750)的可靠性还基于所述被模拟的单元阻抗(750)与预定义的参考阻抗之间的比较来确定。
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