DE102010030818A1

DE102010030818A1 - Verbesserung der Genauigkeit von Batterieüberwachungsteilen

Info

Publication number: DE102010030818A1
Application number: DE102010030818A
Authority: DE
Inventors: Jeremy Richard Gorbold; Colin Charles Price; Michael C.W. Lexington Coln
Original assignee: Analog Devices Inc
Current assignee: Analog Devices Inc
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2010-07-01
Publication date: 2011-02-17
Also published as: US8515699B2; US20110004427A1

Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Überwachungssystem, das mehrere Überwacher enthält. Jeder Überwacher weist mehrere Eingangspaare, die mit jeweiligen Komponenten einer Komponentenpackung gekoppelt sind, auf, wobei benachbarte Überwacher jeweils ein Eingangspaar aufweisen, das mit einer gemeinsamen Komponente gekoppelt ist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine integrierte Schaltung, die mehrere Detektoren zum lokalen Messen einer ersten Gruppe von Kanälen enthält. Die integrierte Schaltung enthält ebenfalls einen Empfänger, der betrieben werden kann, eine Messung mindestens eines Kanals der ersten Gruppe von Kanälen zu empfangen, und eine Steuerung zum Berechnen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der empfangenen Messung und einer lokalen Messung des mindestens einen Kanals und zum Korrigieren sämtlicher Messungen der ersten Gruppe mit dem Korrekturfaktor.

Description

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der US-„Provisional”-Anmeldung Nr. 61/222 578 vom 02. Juli 2009, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme darauf enthalten ist.
Diese Beschreibung betrifft die US-Patentanmeldung Nr. 12/011 615 vom 28. Januar 2008, die am 31. Juli 2008 als US-Veröffentlichung Nr. 2008/0180106 (die '615-Anmeldung) veröffentlicht wurde, deren Anmelderin Analog Devices, Inc., die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung, ist. Die '615-Anmeldung ist in der vorliegenden Beschreibung in ihrer Gesamtheit enthalten.
STAND DER TECHNIK
Heutzutage werden in vielen Anwendungen wieder aufladbare Batterien verwendet. Eine derartige Anwendung ist die Verwendung von Batterien in Hybrid- oder vollelektrischen Fahrzeugen. Innerhalb dieser Fahrzeuge sind mehrere einzelne Batteriezellen in Serie angeordnet, um einen Batteriestapel bzw. eine Batteriepackung, der bzw. die eine gewünschte Ausgangsspannung aufweist, zu bilden. Es kann eine große Anzahl von Zellen derart in Serie angeordnet sein, dass beispielsweise die Gesamtpotenzialdifferenz, die an dem Batteriepaket entwickelt wird, in der Größenordnung von mehreren hundert Volt beträgt. Jede Zelle weist typischerweise eine Potenzialdifferenz von einigen Volt (beispielsweise 2 bis 4 Volt), die an dieser entwickelt wird, auf. Obwohl die Zellen einander ähnlich sind, sind sie nicht identisch, so dass wiederholte Lade- und Entladezyklen ungleiche Spannungen über einzelnen Zellen innerhalb des Pakets entwickeln können. Idealerweise würde die Spannung über jeder einzelnen Zelle oder zumindest einer kleinen Gruppe von Zellen derart überwacht werden, dass die Zellen zeitweilig aus einem Ladeprozess entfernt werden könnten, wenn ihre Anschlussspannung zu hoch wird oder wenn andererseits die Zellentemperatur übermäßig hoch wird. Es ist ebenfalls vorzugsweise möglich, Zellen zu entladen, um deren Spannung zu verringern. Während es möglich ist, eine einzelne Batterieüberwachungsvorrichtung auszubilden, die in dem gesamten Spannungsbereich, der an einem Paket entwickelt wird, beispielsweise 0 bis 400 Volt, betrieben werden kann, ist eine derartige Vorrichtung teuer.
1 stellt ein Batterieüberwachungssystem der betreffenden '615-Anmeldung dar, das mehrere Batterieüberwacher 30–40, die in Verbindung mit jeweiligen Batteriezellengruppen 10–20 vorgesehen sind, enthält. Jeder Batterieüberwacher testet die Spannungen seiner jeweiligen Batteriezellengruppe und berichtet hinsichtlich der Spannungswerte an eine Systemsteuerung 70. Die Batterieüberwacher 30–40 sind in sogenannten integrierten „Daisy-Chain”-Schaltungen (integrierte Verkettungsschaltungen) vorgesehen, bei denen Daten, die von einem gegebenen Batterieüberwacher (beispielsweise Überwacher 40) zu lesen sind, seriell von jedem Batterieüberwacher an den nächsten (38 → 36 → 34 etc.) weitergegeben werden, bis sie einen Batterieüberwacher an dem Ende der Kette erreichen. Der Batterieüberwacher 30 kann die kommunizierten Daten außerdem an eine Systemsteuerung 70 weiterreichen.
Die Daten können von den Batterieüberwachern 30–40 von irgendeiner Position der „Daisy-Chain” bzw. Kette gelesen und an die Systemsteuerung 70 kommuniziert werden. Außerdem können die Daten von der Systemsteuerung 70 an einen Batterieüberwacher 30–40 an einer beliebigen Position der „Daisy-Chain” übertragen werden. Somit kann die Systemsteuerung 70 Daten an einer beliebigen Position der „Daisy-Chain” lesen und schreiben, und die Batterieüberwacher an Zwischenpositionen der „Daisy-Chain” werden die kommunizierten Daten von der Quelle der Daten an deren Ziel vermitteln.
Jeder Batterieüberwacherteil kann einen anderen Bezugswert zum Testen des Zellenspannungspegels aufweisen, was zu Messfehlern führen kann. Eine Temperatur kann beispielsweise eine Änderung von Bezugsspannungen in den Batterieüberwacher-Chips bewirken. Da jeder Batterieüberwacher eine bestimmte Zellengruppe misst, können Messvariationen zwischen den Zellengruppen auftreten. Die Zelle 10 und die Zelle 18 können beispielsweise tatsächlich auf derselben Spannung liegen, aber Bezugsspannungsänderungen können bewirken, dass die Batterieüberwacherteile unterschiedliche Spannungsleseergebnisse der Zellen berichten. Die Spannungsleseergebnisänderungen können zu einem signifikanten statistischen Offset in den Zellengruppenmessungen führen. Eine Lösung ist es, eine externe Bezugsspannung für jeden Batterieüberwacher-Chip bereitzustellen. Diese Lösung ist jedoch aufgrund der hohen Kosten von externen Bezugsspannungen extrem teuer für die praktische Anwendung. Daher besteht ein Bedarf in dem Stand der Technik, Chip-zu-Chip-Änderungen der Batterieüberwacher zu verringern, während die Kosteneffizienz der Lösung gewährleistet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 stellt ein Batterieüberwachungssystem dar.
2 stellt ein Batterieüberwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Batterieüberwachers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 stellt eine Schnittstelle zwischen zwei benachbarten Batterieüberwachern gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
5 zeigt einen vereinfachten Prozessablauf für einen Betrieb eines Batterieüberwachungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 zeigt einen vereinfachten Prozessablauf für einen Betrieb eines Batterieüberwachers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 stellt ein Batterieüberwachungssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Überwachungssystem, das mehrere Überwacher enthalten kann. Jeder Überwacher kann mehrere Eingangspaare aufweisen, die mit jeweiligen Komponenten eines Komponentenstapels bzw. Komponentenpakets gekoppelt sind, wobei benachbarte Überwacher jeweils ein Eingangspaar aufweisen, das mit einer gemeinsamen Komponente gekoppelt ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine integrierte Schaltung, die mehrere Detektoren zum lokalen Messen einer ersten Gruppe von Kanälen enthalten kann. Die integrierte Schaltung kann ebenfalls einen Empfänger, der betrieben werden kann, eine Messung mindestens eines Kanals der ersten Gruppe von Kanälen zu empfangen, und eine Steuerung zum Berechnen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der empfangenen Messung und einer lokalen Messung des mindestens einen Kanals und zum Korrigieren sämtlicher Messungen der ersten Gruppe mit dem Korrekturfaktor enthalten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Kalibrierungsverfahren für eine integrierte Schaltung. Das Verfahren kann ein lokales Messen von Spannungen mehrerer Eingänge der integrierten Schaltung und ein Empfangen von Daten, die eine externe Messung einer der Spannungen, die von der integrierten Schaltung gemessen werden, darstellen, enthalten. Das Verfahren kann außerdem ein Erzeugen eines Korrekturfaktors von der externen Messung der einen Spannung und der lokalen Messung der einen Spannung und ein Einstellen bzw. Anpassen der lokal gemessenen Spannungen mit dem Korrekturfaktor enthalten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine integrierte Schaltung, die mehrere Detektoren zum Messen einer ersten Gruppe von Kanälen mit einer gekoppelten externen Bezugsspannungsquelle enthalten kann. Die integrierte Schaltung kann außerdem einen Übertrager zum Übertragen einer Messung mindestens eines Kanals der ersten Gruppe von Kanälen enthalten, wobei die übertragene Messung zum Berechnen eines Korrekturfaktors für eine benachbarte integrierte Schaltung zu verwenden ist.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen eine Systemsteuerung, die einen Empfänger zum Empfangen von Messungen jeweiliger Komponenten eines Komponentenpakets enthalten kann, wobei benachbarte Überwachungsvorrichtungen eine gemeinsame Komponente messen. Die Systemsteuerung kann ebenfalls einen Prozessor zum Einstellen bzw. Anpassen sämtlicher empfangener Messungen auf der Grundlage von Messungen einer gemeinsamen Komponente enthalten.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren, das das Empfangen eines ersten Satzes von Messsignalen und das Empfangen eines zweiten Satzes von Messsignalen enthalten kann, wobei sich der zweite Satz von Messsignalen teilweise mit dem ersten Satz von Messsignalen überdeckt. Das Verfahren kann außerdem ein Berechnen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der sich überdeckenden Messsignale und ein Einstellen bzw. Anpassen des zweiten Satzes von Messsignalen auf der Grundlage des Korrekturfaktors enthalten.
2 ist ein Blockdiagramm eines Batterieüberwachungssystems 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Batterieüberwachungssystem 200 schafft eine verbesserte Genauigkeit von Batterieüberwacherteilen unter Verwendung einer Technik mit sich überdeckenden Kanalmessungen. Das Batterieüberwachungssystem 200 kann Batterieüberwacher 210.1–210.m, mehrere Batteriezellen (hier als „Kanäle” (ch n – ch n – 4; ch 1 – ch 16) bezeichnet) 220 und eine Systemsteuerung 230 enthalten. Die Systemsteuerung 230 kann ein herkömmliches Verarbeitungssystem wie zum Beispiel Zustandsmaschinen, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder feldprogrammierbare logische Arrays bzw. Logikanordnungen (nicht gezeigt) enthalten.
Die Batterieüberwacher 210.1–210.m können auf eine „Daisy-Chain”-Weise (Reihenkette) kommunikativ miteinander verbunden sein. In einer Ausführungsform kann der Batterieüberwacher 210.1 mit einem ersten Satz von Batteriekanälen (Satz 1) gekoppelt sein. Der Batterieüberwacher 210.2 kann mit einem zweiten Satz von Batteriekanälen (Satz 2), die sich teilweise mit den Kanälen des Batterieüberwachers 210.1 überdecken, gekoppelt sein. Auf ähnliche Weise kann der Batterieüberwacher 210.3 mit einem dritten Satz von Kanälen (Satz 3), die sich teilweise mit Kanälen des Batterieüberwachers 210.2 überdecken, gekoppelt sein. Dieses Kanalüberdeckungsmuster kann sich bis zu einem Batterieüberwacher 210.m und einem Batteriekanal n fortsetzen. Die teilweise Überdeckung kann aus einem Kanal oder aus einer Gruppe von Kanälen bestehen. 2 zeigt beispielsweise einen Kanal 6, der der sich überdeckende Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 210.1 und dem Batterieüberwacher 210.2 ist, und einen Kanal 11, der der sich überdeckende Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 210.2 und dem Batterieüberwacher 210.3 ist. Daher kann jeder Batterieüberwacher-Chip k + 1 Kanäle überwachen, um eine Abdeckung von k Kanälen je Chip bereitzustellen.
3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Batterieüberwachers 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Jeder Batterieüberwacher 300 kann als ein Chip einer integrierten Schaltung ausgebildet sein. Der Batterieüberwacher 300 kann einen Analog-Digital-Wandler (ADC) 310, einen Multiplexer 320, eine interne Bezugsspannung 330, Detektoren 340, eine Taktschaltung 360, einen Transceiver 350, eine Steuerung 370 und einen Speicher 380 enthalten. Die Detektoren 340 können die jeweiligen mit dem Überwacher gekoppelten Batteriezellen messen und analoge Messsignale erzeugen. Der Multiplexer 320 kann die analogen Messsignale empfangen und die analogen Messsignale multiplexen. Der ADC 310 kann die gemultiplexten analogen Messsignale unter Verwendung der internen Bezugsspannung 330 in digitale Darstellungen umwandeln. Der Speicher 380 kann die umgewandelten digitalen Darstellungen der Messsignale speichern. Die Taktschaltung 360 kann Taktsignale für die Komponenten des Batterieüberwachers bereitstellen. Der Transceiver 350 kann mit anderen Batterieüberwacherteilen und der Systemsteuerung unter Verwendung serieller Kommunikationsverfahren kommunizieren. Die Steuerung 370 kann eine Steuerlogik, Datenregister und weitere Module enthalten, um den Betrieb des Batterieüberwachers zu steuern. Eine weitere Beschreibung des Batterieüberwachers 300 kann in der '615-Anmeldung gefunden werden, die in ihrer Gesamtheit in der vorliegenden Anmeldung enthalten ist.
4 stellt eine Ausführungsform einer Schnittstelle zwischen zwei benachbarten Batterieüberwachern 410, 420 dar. Der Batterieüberwacher 410 weist in diesem Beispiel eine Anzahl von Detektoren 410.1, D1–D4, zum Empfangen der analogen Spannungssignale von den Batteriekanälen auf. Jeder Detektor weist zwei Eingänge, IN1 und IN2, auf, die mit einem jeweiligen Kathoden- und Anodenanschluss des Batteriekanals, der gemessen wird, gekoppelt sind. Die Detektorausgänge können durch einen Multiplexer (nicht gezeigt) gemultiplext und an den ADC 410.3 gesendet werden. Der ADC 410.3 kann dann die Kanalspannungen unter Verwendung der internen Bezugsspannung 410.2 auf dem Batterieüberwacher-Chip messen und in digitale Messsignale umwandeln. Der Transceiver 410.3 kann dann die digitalen Messsignale entsprechend den Anweisungen von der Steuerung übertragen. Wie es in 4 gezeigt ist, können ein Detektor D1 des Batterieüberwachers 410 und ein Detektor Dx des Batterieüberwachers 420 dieselben Eingänge teilen. Die geteilten Eingänge sind diejenigen zu den Kathoden- und Anodenanschlüssen des überdeckenden Kanals 430. Demzufolge können der Batterieüberwacher 410 über den Detektor D1 und der Batterieüberwacher 420 über den Detektor Dx den überdeckenden Kanal 430 messen.
5 stellt ein Verfahren 500 dar, wie ein einzelner Batterieüberwacher-Chip entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrieben werden kann. Zunächst kann der Batterieüberwacher Messungen sämtlicher lokaler Batteriekanäle durchführen (Block 510). Der Batterieüberwacher kann eine Messung eines Kanals x von seinem benachbarten Batterieüberwacher empfangen (Block 520). Der Kanal x stellt den überdeckenden Abschnitt der Batterie zwischen diesen beiden benachbarten. Batterieüberwachern dar. Der Batterieüberwacher kann dann die empfangene Messung des Kanals x mit seiner lokalen Messung des Kanals x vergleichen (Block 530 und Block 540). Wenn die Kanalmessungen konsistent sind bzw. übereinstimmen, kann der Batterieüberwacher eine lokale Messung eines Kanals y an seinen anderen Nachbarn berichten (Block 550). Der Kanal y stellt den überdeckenden Abschnitt der Batterie zwischen diesen beiden benachbarten Batterieüberwachern dar.
Wenn jedoch die Messungen des Kanals x inkonsistent sind, kann der Batterieüberwacher einen Korrekturfaktor auf der Grundlage der Inkonsistenz berechnen (Block 560). Der Korrekturfaktor kann auf verschiedene Arten berechnet werden. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise unter Verwendung des Mittelwerts aus den beiden Messungen und Berechnen der Abweichung von dem Mittelwert oder unter Verwendung der Messung des benachbarten Batterieüberwachers als Bezugswert und Berechnen der Abweichung der Messung des Kanals x des Batterieüberwachers von dem Bezugswert berechnet werden. Wenn der Korrekturfaktor einmal berechnet ist, kann der Batterieüberwacher die Korrektur für sämtliche lokale Kanalmessungen verwenden (Block 570). Der Batterieüberwacher kann dann die korrigierte Kanalmessung des lokalen Kanals y an seinen anderen Nachbarn berichten (Block 580).
Der Korrekturprozess kann ein Additions-/Subtraktionsprozess sein. Der Korrekturprozess korrigiert Offsetfehler, da Offsetfehler additive Fehler sind. Der Korrekturprozess kann jedoch ebenfalls Verstärkungsfehler korrigieren. Auch wenn Verstärkungsfehler multiplikative Fehler sind, kann der Additionskorrekturprozess Verstärkungsfehler korrigieren, wenn Verstärkungsfehler klein genug sind, so dass sie durch inkrementale Fehler angenähert werden können. Daher können kleine multiplikative Fehler durch inkrementale Einstellungen bzw. Anpassungen korrigiert werden.
6 stellt eine Ausführungsform dar, wie ein Batterieüberwachungssystem 200 betrieben werden kann. Das Verfahren 600 kann damit beginnen, dass sämtliche Batterieüberwacherteile ihre zugehörigen Batteriezellenkanäle messen (Block 610). Der Batterieüberwacher 210.1 kann seine Messung des Kanals x an den Batterieüberwacher 210.2 übertragen (Block 620). Der Kanal x stellt einen überdeckenden Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 210.1 und dem Batterieüberwacher 210.2 dar. Der Batterieüberwacher 210.2 kann dann die empfangene Messung des Kanals x mit seiner eigenen lokalen Messung des Kanals x vergleichen (Block 630). Der Batterieüberwacher 210.2 kann dann einen Korrekturfaktor auf der Grundlage des Vergleichs der Messungen des Kanals x berechnen (Block 640). Der Korrekturfaktor kann auf verschiedene Arten berechnet werden. Der Korrekturfaktor kann beispielsweise unter Verwendung des Mittelswerts aus den beiden Messungen und Berechnen der Abweichung von dem Mittelwert oder unter Verwendung der Messung des ersten Batterieüberwachers als Bezugswert und Berechnen der Abweichung der Messung des Kanals x des zweiten Batterieüberwachers von dem Bezugswert berechnet werden. Nach dem Berechnen des Korrekturfaktors kann der Batterieüberwacher 210.2 seine sämtlichen lokalen Kanalmessungen mit dem Korrekturfaktor einstellen bzw. anpassen (Block 650).
Der Batterieüberwacher 210.2 kann seine korrigierte Messung des Kanals y an den Batterieüberwacher 210.3 übertragen (Block 660). Der Kanal y stellt einen überdeckenden Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 210.2 und dem Batterieüberwacher 210.3 dar. Das Verfahren kann die Schritte 630–660 mit den anderen Batterieüberwachern wiederholen, bis der Batterieüberwacher m erreicht ist. Nachdem der Batterieüberwacher m seine Kanalmessungen mit seinem berechneten Korrekturfaktor angepasst hat, können sämtliche Batterieüberwacher ihre korrigierten Messwerte an die Systemsteuerung übertragen (Block 680). Die Systemsteuerung kann sämtliche empfangenen Messwerte zusammentragen und speichern (Block 690).
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Korrektur in der Systemsteuerung anstelle in den einzelnen Batterieüberwachern durchgeführt werden. In dieser Ausführungsform können sämtliche Messwerte an die Systemsteuerung nach der Durchführung der Messungen übertragen werden. Die Systemsteuerung kann unter Verwendung der sich überdeckenden Kanalmessungen die Korrekturfaktoren für die jeweiligen Kanäle berechnen und die entsprechenden Kanäle dementsprechend einstellen bzw. anpassen. Die Korrekturen können unter Verwendung eines Aggregatmittelwerts der Messungen der sich überdeckenden Kanäle durchgeführt werden.
7 stellt eine weitere Ausführungsform eines Batterieüberwachungssystems 700 dar. Das Batterieüberwachungssystem 700 kann Batterieüberwacher 710.1–710.m, Batteriezellen 720, eine Systemsteuerung 730 und eine externe Bezugsspannung 740 enthalten. Die Systemsteuerung 730 kann ein herkömmliches Verarbeitungssystem wie zum Beispiel Zustandsmaschinen, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren und feldprogrammierbare logische Arrays bzw. Logikanordnungen (nicht gezeigt) enthalten.
Der Batterieüberwacher 710.1 kann mit einem ersten Satz von Batteriekanälen (Satz 1) und der externen Bezugsspannung 740 gekoppelt sein. Der Batterieüberwacher 710.2 kann mit einem zweiten Satz von Batteriekanälen (Satz 2), die sich teilweise mit den Kanälen des Batterieüberwachers 710.1 überdecken, gekoppelt sein. Auf ähnliche Weise kann der Batterieüberwacher 710.3 mit einem dritten Satz von Kanälen (Satz 3), die sich teilweise mit den Kanälen des Batterieüberwachers 710.2 überdecken, gekoppelt sein. Dieses Kanalüberdeckungsmuster kann sich bis zu dem Batterieüberwacher 710.m und dem Kanal n fortsetzen. Die teilweise Überdeckung kann aus einem Kanal oder aus einer Gruppe von Kanälen bestehen.
Während des Betriebs kann das Batterieüberwachungssystem 700 sämtliche Kanäle gleichzeitig mit den zugehörigen Batterieüberwachern messen. Der Batterieüberwacher 710.1 kann seine lokalen Kanäle unter Verwendung der externen Bezugsspannung, die weit genauer als die internen Bezugsspannungen in den Batterieüberwachern ist, messen. Der Batterieüberwacher 710.1 kann seine Messung des Kanals x an den Batterieüberwacher 710.2 übertragen. Der Kanal x stellt den überdeckenden Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 710.1 und dem Batterieüberwacher 710.2 dar. Da die erste Messung des Kanals x des Batterieüberwachers 710.1 mit der weit genaueren externen Bezugsspannung durchgeführt wurde, kann der Batterieüberwacher 710.2 einen Korrekturfaktor unter Verwendung der Abweichung seiner Messung des Kanals x von der Messung des Kanals x des ersten Batterieüberwachers 710.1 berechnen.
Der Batterieüberwacher 710.2 kann seine sämtlichen Messwerte unter Verwendung des berechneten Korrekturfaktors korrigieren und seinen korrigierten Messwert des Kanals y an den Batterieüberwacher 710.3 übertragen. Der Kanal y stellt den überdeckenden Abschnitt zwischen dem Batterieüberwacher 710.2 und dem Batterieüberwacher 710.3 dar. Der Batterieüberwacher 710.3 kann einen Korrekturfaktor unter Verwendung der Abweichung seiner Messung des Kanals y von der Messung des Kanals y des zweiten Batterieüberwachers 710.2 berechnen. Der Betriebsablauf kann wiederholt werden, bis der Batterieüberwacher 710.m erreicht ist. Nachdem der Batterieüberwacher 710.m seine Kanalmessungen mit seinem berechneten Korrekturfaktor eingestellt bzw. angepasst hat, können sämtliche Batterieüberwacher ihre korrigierten Messwerte an die Systemsteuerung übertragen. Die Systemsteuerung kann sämtliche empfangenen Messwerte zusammentragen und speichern.
Alternativ kann die Korrektur in der Systemsteuerung 730 anstelle in den einzelnen Batterieüberwachern durchgeführt werden. Sämtliche Messwerte können an die Systemsteuerung unmittelbar nach der Durchführung der Messungen übertragen werden. Die Systemsteuerung kann unter Verwendung der sich überdeckenden Kanalmessungen die Korrekturfaktoren für die betreffenden Kanäle berechnen und die entsprechenden Kanäle dementsprechend einstellen bzw. anpassen.
In der Ausführungsform der 7 stellt das Batterieüberwachungssystem eine genaue Darstellung der Batteriezellenspannungspegel bereit, wenn die Batteriezellen gegenüber einer genauen externen Bezugsspannung getestet werden. In dieser Ausführungsform wird jedoch nur eine externe Bezugsspannung verwendet. Daher schafft der Entwurf der sich überdeckenden Kanäle eine kosteneffiziente genaue Messung, die ansonsten eine einzelne externe Bezugsspannung für jeden Batterieüberwacher benötigen würde.
In der Beschreibung sind verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besonders unter Verwendung eines Beispiels eines Batterieüberwachungssystems dargestellt und beschrieben. Selbstverständlich ist jedoch das Beispiel des Batterieüberwachungssystems nur zur Vereinfachung der Erläuterung vorgesehen, und die vorliegende Erfindung kann ebenso für verschiedene andere Anwendungen verwendet werden. Der Entwurf der sich überdeckenden Kanäle ermöglicht es einer Gesamtheit von einzelnen Teilen, ihre unabhängigen Fehler zu vergleichen und Korrekturfaktoren für die gesamte Gruppe herzuleiten. Eine Anwendung kann eine Signalverarbeitungsstufe mit mehreren Verstärkern sein. Jeder Verstärker kann eine Gruppe von Unterbänden (Kanälen) eines Eingangssignals verstärken. Der Entwurf sich überdeckender Kanäle kann derart implementiert werden, dass ein Unterband von zwei Verstärkern geteilt wird. Fehler in einer Verstärkersignalverarbeitungsstufe können dann unter Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens sich überdeckender Kanäle berechnet werden.
Es wurden hier zahlreiche spezielle Details beschrieben, um ein Verständnis der Ausführungsformen zu geben. Für den Fachmann ist es jedoch offensichtlich, dass die Ausführungsformen ohne diese speziellen Details verwirklicht werden können. In anderen Beispielen wurden bekannte Betriebsabläufe, Komponenten und Schaltungen nicht genauer beschrieben, um die Ausführungsformen nicht zu verschleiern. Die speziellen strukturellen und funktionellen Details, die hier beschrieben sind, sind nur beispielhaft und beschränken nicht den Bereich der Ausführungsformen.
Es können verschiedene Ausführungsformen unter Verwendung von Hardwareelementen, Softwareelementen oder einer Kombination aus diesen implementiert werden. Beispiele für Hardwareelemente können Prozessoren, Mikroprozessoren, Schaltungen, Schaltungselemente (beispielsweise Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, Induktivitäten usw.), integrierte Schaltungen, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC), programmierbare Logikvorrichtungen (PLD), digitale Signalprozessoren (DSP), feldprogrammierbare Gatteranordnungen (FPGA), Logikgatter, Register, Halbleitervorrichtungen, Chips, Mikrochips, Chipsätze usw. enthalten. Beispiele für Software können Softwarekomponenten, Programme, Anwendungen, Computerprogramme, Anwendungsprogramme, Systemprogramme, Maschinenprogramme, Betriebssystemsoftware, Middleware, Firmware, Softwaremodule, Routinen, Unterroutinen, Funktionen, Verfahren, Prozeduren, Softwareschnittstellen, Anwendungsprogrammschnittstellen (API), Anweisungssätze, Rechencode, Computercode, Codesegmente, Computercodesegmente, Wörter, Werte, Symbole oder eine beliebige Kombination aus diesen enthalten. Eine Bestimmung, ob eine Ausführungsform unter Verwendung von Hardwareelementen und/oder Softwareelementen implementiert wird, kann entsprechend einer beliebigen Anzahl von Faktoren wie beispielsweise einer gewünschten Rechenrate, Energiepegeln, Wärmetoleranzen, Verarbeitungszyklusbudgets, Eingangsdatenraten, Ausgangsdaten raten, Speicherressourcen, Datenbusgeschwindigkeiten und einem weiteren Entwurf oder Beschränkungen hinsichtlich der Leistungsfähigkeit variieren.
Einige Ausführungsformen können beispielsweise unter Verwendung eines computerlesbaren Mediums oder Gegenstands implementiert werden, das bzw. der eine Anweisung oder einen Satz von Anweisungen speichern kann, die, wenn sie von einer Maschine ausgeführt werden, bewirken können, dass die Maschine ein Verfahren und/oder Betriebsabläufe gemäß den Ausführungsformen ausführt. Eine derartige Maschine kann beispielsweise eine beliebige geeignete Verarbeitungsplattform, Berechnungsplattform, Berechnungsvorrichtung, Verarbeitungsvorrichtung, ein Berechnungssystem, Verarbeitungssystem, einen Computer, Prozessor oder Ähnliches enthalten und unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Kombination von Hardware und/oder Software implementiert werden. Das computerlesbare Medium oder der computerlesbare Gegenstand kann beispielsweise einen beliebigen geeigneten Typ von Speichereinheit, Speichervorrichtung, Speichergegenstand, Speichermedium und/oder Speichereinheit, beispielsweise einen Speicher, ein entfernbares oder nicht entfernbares Medium, ein löschbares oder nicht löschbares Medium, ein beschreibbares oder wieder beschreibbares Medium, ein digitales oder analoges Medium, eine Festplatte, ein Diskettenlaufwerk, eine CD-ROM, eine CD-R, eine CD-RW, eine optische Platte, ein magnetisches Medium, ein magnetooptisches Medium, entfernbare Speicherkarten oder Platten, verschiedene Arten von DVDs, ein Band, eine Kassette oder Ähnliches enthalten. Die Anweisungen können eine beliebige Art von Code wie beispielsweise Quellencode, kompilierten Code, interpretierten Code, ausführbaren Code, statischen Code, dynamischen Code, verschlüsselten Code und Ähnliches, der unter Verwendung einer beliebigen geeigneten Hoch-, Nieder-, objektorientierten, visuellen, kompilierten und/oder interpretierten Programmiersprache implementiert ist, enthalten.

Claims

Überwachungssystem, das mehrere Überwacher, die jeweils mehrere Eingangspaare, die mit jeweiligen Komponenten einer Komponentenpackung gekoppelt sind, aufweisen, aufweist, wobei benachbarte Überwacher jeweils ein Eingangspaar aufweisen, das mit einer gemeinsamen Komponente gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Komponenten Batteriezellen sind und die Komponentenpackung eine Batteriepackung ist.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei ein erster Überwacher seine Spannungsmessung einer anderen gemeinsamen Komponente auf der Grundlage des Korrekturfaktors anpasst und Daten, die die angepasste Spannungsmessung repräsentieren, an einen anderen benachbarten Überwacher überträgt.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei die Überwacher durch ein Daisy-Chain-Kommunikationsnetzwerk miteinander verbunden miteinander sind.
Überwachungssystem nach Anspruch 1, wobei ein erster Überwacher mit einer externen Bezugsspannungsquelle gekoppelt ist.
Integrierte Schaltung, die aufweist: mehrere Detektoren zum lokalen Messen einer ersten Gruppe von Kanälen; einen Empfänger zum Empfangen einer Messung mindestens eines Kanals der ersten Gruppe von Kanälen; eine Steuerung zum Berechnen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der empfangenen Messung und einer lokalen Messung des mindestens einen Kanals und zum Korrigieren sämtlicher Messungen der ersten Gruppe mit dem Korrekturfaktor.
Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Kanäle Batteriezellen sind.
Schaltung nach Anspruch 6, die außerdem aufweist: einen Übertrager, der betrieben werden kann, um eine korrigierte lokale Messung eines zweiten Kanals an eine andere integrierte Schaltung zu übertragen.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei jeder Detektor zwei Eingänge aufweist, d. h. einen Kathodenanschlusseingang und einen Anodenanschlusseingang.
Schaltung nach Anspruch 6, die außerdem aufweist. einen Multiplexer zum Multiplexen von Messsignalen von den Detektoren; und einen Analog-Digital-Wandler, der mit dem Multiplexer gekoppelt ist.
Schaltung nach Anspruch 6, die außerdem aufweist: eine interne Bezugsspannung.
Kalibrierungsverfahren für eine integrierte Schaltung, das aufweist: lokales Messen von Spannungen mehrerer Eingänge der integrierten Schaltung, Empfangen von Daten, die eine externe Messung einer der Spannungen, die von der integrierten Schaltung gemessen werden, repräsentieren, Erzeugen eines Korrekturfaktors aus der externen Messung der einen Spannung und der lokalen Messung der einen Spannung, und Anpassen der lokal gemessenen Spannungen mit dem Korrekturfaktor.
Verfahren nach Anspruch 12, das außerdem aufweist: Übertragen von Daten, die eine angepasste lokal gemessene Spannung repräsentieren, an eine benachbarte integrierte Schaltung.
Verfahren nach Anspruch 12, das außerdem aufweist: Übertragen von Daten, die die angepassten lokal gemessenen Spannungen repräsentieren, an eine Systemsteuerung.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die empfangenen Daten von einer benachbarten integrierten Schaltung empfangen werden.
Integrierte Schaltung, die aufweist: mehrere Detektoren zum Messen einer ersten Gruppe von Kanälen mit einer gekoppelten externen Bezugsspannungsquelle; und einen Überträger zum Übertragen einer Messung mindestens eines Kanals der ersten Gruppe von Kanälen, wobei die übertragene Messung zum Berechnen eines Korrekturfaktors für eine benachbarte integrierte Schaltung zu verwenden ist.
Schaltung nach Anspruch 16, wobei die Kanäle Batteriezellen sind.
Schaltung nach Anspruch 17, wobei jeder Detektor zwei Eingänge aufweist, d. h. einen Kathodenanschlusseingang und einen Anodenanschlusseingang.
Schaltung nach Anspruch 16, die außerdem aufweist: einen Multiplexer zum Multiplexen von Messsignalen von dem Detektor; und einen Analog-Digital-Wandler, der mit dem Multiplexer gekoppelt ist.
Systemsteuerung, die aufweist: einen Empfänger zum Empfangen von Messungen jeweiliger Komponenten einer Komponentenpackung, wobei benachbarte Überwachungsvorrichtungen eine gemeinsame Komponente messen; und einen Prozessor zum Anpassen sämtlicher empfangener Messungen auf der Grundlage gemeinsamer Messungen von Komponenten.
Systemsteuerung nach Anspruch 20, wobei die Komponenten Batteriezellen sind.
Systemsteuerung nach Anspruch 20, wobei die Steuerung und mehrere Überwachungsvorrichtungen durch ein Daisy-Chain-Kommunikationsnetz miteinander verbunden sind.
Systemsteuerung nach Anspruch 20, wobei eine der Überwachungsvorrichtungen mit einer externen Bezugsspannung gekoppelt ist.
Verfahren, das aufweist: Empfangen eines ersten Satzes von Messsignalen; Empfangen eines zweiten Satzes von Messsignalen, wobei sich der zweite Satz von Messsignalen teilweise mit dem ersten Satz von Messsignalen überdeckt; Berechnen eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der sich überdeckenden Messsignale; Anpassen des zweiten Satzes von Messsignalen auf der Grundlage des Korrekturfaktors.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Messsignale Batteriezellenmessungen sind.
Verfahren nach Anspruch 24, wobei der erste Satz von Messsignalen auf einer externen Bezugsspannung basiert.