DE102017111907A1 - Leistungsausgleichende Kommunikation für Batteriemanagement - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Batteriemanagementsystem beschrieben, das eine Steuerung aufweist, die dazu konfiguriert ist, das elektrische Laden und Entladen mehrerer Blöcke einer Batterie zu steuern. Das Batteriemanagementsystem weist auch ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk mit einem Master-Knoten und mehreren Slave-Knoten, die in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind, auf. Der Master-Knoten ist mit der Steuerung verbunden und dazu konfiguriert, alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Befehlsnachrichten zu initiieren und alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Antwortnachrichten zu beenden. Die mehreren Slave-Knoten sind durch einen Anfangsknoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, und einen letzten Knoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, begrenzt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die folgende Anmeldung betrifft Batteriemanagementsysteme.
  • HINTERGRUND
  • Eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems kann das Laden und Entladen eines Hochspannungsbatteriesystems koordinieren, um sicherzustellen, dass jeder Block oder jede Batteriezelle entladen und auf den gleichen Spannungspegel geladen wird. Das Batteriemanagementsystem kann sich auf ein Kommunikationsnetzwerk (z. B. ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk) nach Art einer Daisy-Chain stützen, das die Steuerung kommunikativ mit jedem Block verbindet. Die Steuerung kann als ein Master-Knoten dienen, der sich an einer Anfangsposition im Netzwerk befindet, und die jeweiligen Überwachungs- und Ausgleichsschaltungen (hier auch als "Ausgleichs- und Überwachungsschaltungen" bezeichnet), die jedem Block zugeordnet sind, können als einzelne Slave-Knoten dienen, die sich an nachfolgenden Positionen im Netzwerk befinden.
  • Während einer Sendephase des Netzwerks können die Slave-Knoten an einer niederseitigen Busschnittstelle horchen (d.h. auf Signale von diesen warten und diese dann empfangen), und über die niederseitige Busschnittstelle über eine hochseitige Busschnittstelle und die Kette („chain“) aufwärts empfangene Broadcast-Daten replizieren, bis die Broadcast-Daten einen adressierten Knoten erreichen. Während einer Antwortphase des Netzwerks kann die Richtung der Buskommunikation invertiert werden. Der adressierte Knoten kann auf die Sendung antworten, indem er Antwortdaten über die hochseitige Busschnittstelle sendet und die Kette zurücksetzt. Jeder nachfolgende Slave-Knoten im Netzwerk unterhalb des adressierten Knotens kann die über die hochseitige Busschnittstelle empfangenen Antwortdaten an die niederseitige Bus-Schnittstelle replizieren, bis die Antwortdaten den Master-Knoten erreichen.
  • Jeder Slave-Knoten kann die für jede Phase der Kommunikation im Netzwerk benötigte Leistung aus dem jeweiligen Batterieblock ziehen. Durch die häufige Replikation von Sendungen und Antworten im Netzwerk können die Slave-Knoten, die zum Anfang der Kette (z. B. am nächsten zum Master-Knoten) positioniert sind, im Laufe der Zeit mehr Energie verbrauchen als die Slave-Knoten, die sich in der Nähe des Endes der Kette (z. B. am weitesten vom Master-Knoten weg) befinden. Beispielsweise kann der Knoten in Abhängigkeit von der Position eines bestimmten Knotens entlang der Kette eine andere Anzahl von Bits kommunizieren und kann eine andere Kommunikationslast aufweisen (z. B. aufgrund einer Änderung der Drahtlänge und der parasitären Lasten).
  • Daher kann das Implementieren eines derartigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks zu einem Gesamt-Ungleichgewicht bei der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken führen. Da das Ungleichgewicht im Zellsystem zu längeren Ladezeiten und weniger Gesamtkapazität der Batterie führt, ist ein konsistentes Ungleichgewicht im Stromverbrauch unter den Blöcken aufgrund einer eigens notwendigen Kommunikationsleistungsaufnahme unerwünscht.
  • Es ist daher eine Aufgabe, eine verbesserte Möglichkeit zur Kommunikation in derartigen Vorrichtungen und Systemen bereitzustellen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Es werden ein Batteriemanagementsystem nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 12 oder 16 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
  • Im Allgemeinen werden Schaltungen und Techniken beschrieben, die einem Batteriemanagementsystem ermöglichen, die von den Blöcken eines Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks gezogene Leistung auszugleichen. Anstatt automatisch eine Befehlsnachricht an einem adressierten Knoten im Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu beenden oder automatisch die Richtung der Kommunikation, die während der Antwortphase des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks gesendet wird, umzukehren, kann ein Batteriemanagementsystem gemäß einer Ausführungsform veranlassen, dass sich Befehls- und Antwortnachrichten durch das Kommunikationsnetzwerk bewegen, so dass über die Zeit jeder Knoten im Netzwerk ungefähr die gleiche Menge an kommunikationsbezogener Leistung aus seinem jeweiligen Block zieht.
  • In einem Beispiel ist die Anmeldung auf ein Batteriemanagementsystem gerichtet, das eine Steuerung umfasst, die dazu konfiguriert ist, das elektrische Laden und Entladen mehrerer Blöcke einer Batterie und eines Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks zu steuern. Das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk umfasst einen Master-Knoten und mehrere Slave-Knoten, die in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind, wobei der Master-Knoten mit der Steuerung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Befehlsnachrichten zu initiieren und alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Antwortnachrichten zu terminieren (z.B. zu empfangen, hier auch als beenden bezeichnet), und wobei die mehreren Slave-Knoten durch einen an den Master-Knoten verbundenen Anfangsknoten und einen mit dem Master-Knoten verbundenen letzten Knoten begrenzt ist.
  • In einem anderen Beispiel betrifft die Anmeldung ein Verfahren, das das Senden, durch eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks und über einen Anfangsknoten von mehreren Slave-Knoten des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks, eines ersten Befehls zu einem ersten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, und, in Antwort auf des Senden des ersten Befehls, Empfangen, durch die Steuerung, über den letzten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten. Das Verfahren umfasst ferner nach dem Empfangen der ersten Antwort ein Senden, durch die Steuerung, von dem Master-Knoten, über den letzten Knoten, eines zweiten Befehls an einen zweiten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, und Empfangen, durch die Steuerung, über den Anfangsknoten, einer zweiten Antwort von dem zweiten adressierten Knoten in Antwort auf das Senden des zweiten Befehls.
  • In einem anderen Beispiel betrifft die Anmeldung ein Verfahren, das das Senden, durch eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks und über einen ersten Knoten von mehreren Slave-Knoten des Inter- Block-Kommunikationsnetzwerk, eines Befehls an einen ersten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten. Das Verfahren umfasst ferner, in Antwort auf das Senden des Befehls: Empfangen, durch die Steuerung, über einen zweiten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten, und Empfangen, durch die Steuerung, über den ersten Knoten, einer zweiten Antwort von dem ersten adressierten Knoten, die die erste Antwort dupliziert.
  • Die Einzelheiten eines oder mehrerer Beispiele sind in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aufgaben, und Vorteile der Anmeldung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes Batteriesystem zeigt, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen.
  • 2 ist ein Konzeptdiagramm, das den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch eines herkömmlichen Batteriesystems zeigt, das dazu konfiguriert ist, ein herkömmliches Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu implementieren.
  • 3 ist ein Konzeptdiagramm, das den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch einzelner Slave-Knoten einer herkömmlichen Inter-Block-Kommunikationskette zeigt.
  • Die 4A und 4B sind Konzeptdiagramme, die beispielhafte Inter-Block-Kommunikationsnetzwerke eines beispielhaften Batteriesystems zeigen, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen.
  • 4C ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Operationen darstellt, die durch die beispielhaften Batteriesysteme der 4A und 4B durchgeführt werden.
  • Die 4D bis 4F sind Konzeptdiagramme, die den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch der beispielhaften Batteriesysteme der 4A und 4B zeigen.
  • Die 5A und 5B sind Konzeptdiagramme, die beispielhafte Inter-Block-Kommunikationsnetzwerke eines beispielhaften Batteriesystems zeigen, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen.
  • 5C ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Operationen darstellt, die durch die beispielhaften Batteriesysteme der 5A und 5B durchgeführt werden.
  • Die 5D und 5E sind Konzeptdiagramme, die den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch des beispielhaften Batteriesystems der 5A und 5B zeigen.
  • 6 ist ein Konzeptdiagramm, das ein beispielhaftes Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eines beispielhaften Batteriesystems zeigt, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Allgemeinen werden Schaltungen und Techniken beschrieben, um einem Batteriemanagementsystem zu ermöglichen, die von den Blöcken eines Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks gezogene Leistung auszugleichen. Das beispielhafte Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk kann eine Daisy-Chain vom Ring-Typ von Slave-Knoten umfassen, wobei ein erster Slave-Knoten in der Kette („chain“) mit einem Master-Knoten verbunden ist, der mit der Steuerung verbunden ist. Im Gegensatz zu anderen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerken anderer Batteriesysteme wird das beispielhafte Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk des beispielhaften Batteriesystems nicht einfach durch einen finalen Slave-Knoten im Netzwerk beendet. Stattdessen ist das beispielhafte Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einer Ringtopologie konfiguriert, bei der sowohl der erste Slave-Knoten als auch der finale Slave-Knoten in der Daisy-Chain mit dem Master-Knoten verbunden sind. Anstatt eine Befehlsnachricht an einem adressierten Knoten im Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk automatisch zu beenden oder die Kommunikationsrichtung während der Antwortphase des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks automatisch zu invertieren, ermöglicht die Ringtopologie des beispielhaften Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks dem Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk, Befehls- und Antwortnachrichten über das Netzwerk zu senden, so dass über die Zeit jeder Knoten im Netzwerk ungefähr die gleiche Menge an kommunikationsbezogener Leistung aus seinem jeweiligen Block zieht.
  • Beispielsweise agiert in einigen Versionen ein beispielhaftes Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk als ein alternierendes Master-on-Top-(MoT) und Master-on-Bottom-(MoB-)Netzwerk. In der alternierenden bzw. wechselnden MoT- und MoB-Implementierung können die Slave-Knoten des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks dazu konfiguriert sein, Befehlsnachrichten über das gesamte Kommunikationsnetzwerk (z. B. ohne die Befehlsnachricht an einem adressierten Knoten zu beenden) weiterleiten und können ferner dazu konfiguriert sein, Antwortnachrichten in die gleiche Richtung zu senden, in der Befehlsnachrichten empfangen werden. Schließlich kann die Steuerung der wechselnden MoT- und MoB-Implementierung dazu führen, dass der Master-Knoten nach dem Senden jeder Befehlsnachricht die Richtung wechselt, in der der Master-Knoten eine Befehlsnachricht an das Netzwerk sendet.
  • In anderen Versionen agiert ein beispielhaftes Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk als festes MoT- oder MoB-Netzwerk. Bei der festen MoT- oder MoB-Implementierung können die Slave-Knoten des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks dazu konfiguriert sein, Befehlsnachrichten über das gesamte Kommunikationsnetzwerk (z. B. ohne die Befehlsnachricht an einem adressierten Knoten zu beenden) weiterzuleiten. Anders als bei der wechselnden MoT- und MoB-Implementierung können die Slave-Knoten jedoch ferner dazu konfiguriert sein, Instanzen von Antwortnachrichten in beide Richtungen durch das Netzwerk zu senden. Mit anderen Worten, ein adressierter Knoten kann eine erste Instanz einer Antwortnachricht in die gleiche Richtung senden, in der Befehlsnachrichten empfangen werden, sowie eine zweite Instanz derselben Antwortnachricht in die entgegengesetzte Richtung, in der die Befehlsnachricht empfangen wurde.
  • Auf diese Weise kann jede Version des hierin beschriebenen beispielhaften Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks den Betrag der kommunikationsbezogenen Leistung, die von jedem Slave-Knoten von seinem jeweiligen Batterieblock gezogen wird, ausgleichen. Durch gleichmäßiges Verteilen, über die Zeit, der Menge an Befehls- und Antwortsendungen, die jeder Slave-Knoten im Netzwerk ausführen muss, kann jeder Slave-Knoten im Netzwerk ungefähr die gleiche Menge an Energie verbrauchen, die auf dem Netzwerk kommuniziert. Die Implementierung eines beispielhaften Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks wie diesem kann zu einer Gesamtausgeglichenheit in der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken führen. Eine konsistente Ausgeglichenheit in der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken kann eine insgesamt reduzierte Ladezeit des Batteriesystems bewirken.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das das System 100 als ein beispielhaftes Batteriesystem zeigt, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen. Das System 100 repräsentiert eine beliebige Art von Batteriemanagementsystem, vor allem im Bereich des Hochspannungsbatteriemanagements. Beispielsweise kann das System 100 ein Teil eines elektrischen Energiespeichersystems eines elektrischen oder hybriden elektrischen Kraftfahrzeugs, eines kommerziellen oder privaten elektrischen Energiespeichersystems, oder eines beliebigen anderen Typs eines elektrischen Energiespeichersystems bilden, das auf einem Inter-Block-Kommunikationssystem beruht, um die Energiespeicherung an einzelnen Batterieblöcken des Systems zu verwalten. Das System 100 umfasst eine Steuerung 112, einen Batteriestapel 120, einen Master-Knoten 104, eine Menge "n + 1" von Slave-Knoten 106A–106N + 1 (zusammen "Slave-Knoten 106"), und eine Menge "n + 2" von Verbindungselementen 108A–108N + 1 (zusammen "Verbindungselemente 108"), wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich eins ist.
  • Der Batteriestapel 120 stellt ein Hochspannungsbatteriesystem dar, das jede beliebige Anzahl von in Reihe verbundenen Niederspannungs-Batteriezellen umfasst, die elektrische Energie speichern, die verwendet wird, um ein System (z. B. ein elektrisches Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug) zu versorgen. Die Spannung des Batteriestapels 120 zu einer bestimmten Zeit entspricht einer Summe der einzelnen Spannung jeder Zelle im Batteriestapel 120 zu diesem Zeitpunkt. Beispielsweise kann der Batteriestapel 120 einhundertfünfzig einzelne Batteriezellen umfassen, die, wenn sie in Serie kombiniert sind, die vom System 100 benötigte Spannung bereitstellen. Um das Batteriemanagement des Systems 100 zu erleichtern, können die Batteriezellen des Batteriestapels 120 in Blöcken von einer oder mehr Zellen gruppiert werden, mit jedem Block mit eigener Überwachungs- und Ausgleichselektronik. Beispielsweise kann jeder Block eine einzelne Zelle, zwölf Zellen, vierzehn Zellen, sechzehn Zellen, oder eine beliebige andere Menge von Zellen umfassen, die für das Batteriemanagement erforderlich sind.
  • Die Steuerung 112 führt Funktionen durch, die das Batteriemanagement im Interesse des Systems 100 betreffen, einschließlich der Konfiguration, um das elektrische Laden und Entladen mehrerer Blöcke eines Batteriestapels 120 zu steuern. Als einige Beispiele kann die Steuerung 112 die Gesamtspannung des Batteriestapels 120 sowie die Spannung der einzelnen Blöcke des Batteriestapels 120 überwachen, um zu bestimmen, ob ein Starten des Ladens oder Ermöglichen des Entladens der durch den Batteriestapel 120 gespeicherten elektrischen Energie erfolgen soll. Die Steuerung 112 kann jede geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware, oder eine beliebige Kombination davon umfassen, um die Techniken durchzuführen, die der hier beschriebenen Steuerung 112 zugeschrieben werden. Die Steuerung 112 kann über eine Kommunikationsschnittstelle mit dem Master-Knoten 104 verbunden sein, die die Steuerung 112 mit dem Master-Knoten 104 teilt (z. B. einen seriellen Peripherieschnittstellen[SPI]-Bus). Die Steuerung 112 kann einen Befehl über den Master-Knoten 104 initiieren, der an einen oder mehrere der Slave-Knoten 106 adressiert ist und veranlassen, dass der eine oder die mehreren adressierten Knoten einen Spannungsstatus in einer Antwort zurück berichten. Die Steuerung 112 und der Master-Knoten 104 können getrennt von den Slave-Knoten 106 versorgt werden und ziehen daher keinen Strom aus einer Zelle des Batteriestapels 120, daher erzeugen sie keine kommunikationsbezogene Leistungsunausgeglichenheit.
  • Die Steuerung 112 kann einen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gate-Arrays (FPGAs), oder eine beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltung, sowie jede beliebige Kombination solcher Komponenten umfassen. Wenn die Steuerung 112 Software oder Firmware umfasst, umfasst die Steuerung 112 ferner jede notwendige Hardware zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware, wie beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten. Im Allgemeinen kann eine Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSPs, ASICs, FPGAs, oder eine beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltung, sowie beliebige Kombinationen solcher Komponenten umfassen.
  • Der Master-Knoten 104, die Slave-Knoten 106, und die Verbindungselemente 108 bilden ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk des Systems 100. Der Master-Knoten 104 und die Slave-Knoten 106 sind in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration entlang eines niederseitigen Busses und eines hochseitigen Busses angeordnet. Der Master-Knoten 104 ist mit der Steuerung 112 verbunden und dazu konfiguriert, alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk über den hochseitigen Bus gesendeten Befehlsnachrichten zu initiieren und alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk über den niederseitigen Bus gesendeten Antwortnachrichten zu beenden. Jeder Master-Knoten 104 und Slave-Knoten 106 ist kommunikativ mit dem niederseitigen Bus und dem hochseitigen Bus des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks über eines oder mehrere der Verbindungselemente 108 verbunden. Aufgrund ihrer relativen Positionierung in Bezug auf den Masterknoten 104 sind die Slave-Knoten 106 durch den Slave-Knoten 106A, der als ein mit dem Masterknoten 104 verbundener Anfangsknoten agiert, und den Slave-Knoten 106N + 1, der als ein mit dem Master-Knoten 104 verbundener letzter Knoten oder "finaler Knoten" agiert, begrenzt.
  • Jedes der Verbindungselemente 108 stellt eine individuelle Verbindungsschaltung vom RC(Widerstand-Kondensator)- oder RCL(Widerstands-Kondensator-Spule)-Typ zum kommunikativen Koppeln der Knoten 104 und 106 mit dem niederseitigen und dem hochseitigen Bus des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 dar. Zum Beispiel: Bei der Kommunikation aufwärts in Bezug auf die Kette (z. B. in einer Richtung, die vom Master-Knoten 104 über den Slave-Knoten 106A und den Slave-Knoten 106N + 1 geht) kann der Slave-Knoten 106A über das Verbindungselement 108A, zu dem niederseitigen und dem hochseitigen Bus horchen, um einen Befehl zu detektieren, der von dem Master-Knoten 104 gesendet wird; der Slave-Knoten 106B kann über das Verbindungselement 108B auf den niederseitigen und den hochseitigen Bus zugreifen, um einen Befehl oder eine Antwort zu erfassen, die die Kette hinauf von dem Slave-Knoten 106A weitergeleitet wird, und so weiter. Ähnlich kann bei der Kommunikation abwärts in Bezug auf die Kette (z. B. in einer Richtung, die vom Master-Knoten 104 über den Slave-Knoten 106N + 1 und zum Slave-Knoten 106A geht) der Slave-Knoten 106N + 1 über das Verbindungselement 108N + 1 zu dem niederseitigen und dem hochseitigen Bus horchen, um einen Befehl zu detektieren, der von dem Master-Knoten 104 gesendet wird; der Slave-Knoten 106B kann über das Verbindungselement 108N zu dem niederseitgen und dem hochseitigen Bus horchen, um einen Befehl oder eine Antwort zu detektieren, die die Kette abwärts von dem Slave-Knoten 106N + 1 weitergeleitet wird, und so weiter.
  • Jeder der Slave-Knoten 106 umfasst eine Überwachungs- und Ausgleichselektronik, die einem anderen Batterieblock des Batteriestapels 120 zugeordnet ist. Beispielsweise können die Slave-Knoten 106 jeweils eine Spannungsüberwachungsschaltung aufweisen, die den Spannungspegel eines bestimmten Batterieblocks des Batteriestapels 120 erfasst und die detektierte Spannung als Daten an die Steuerung 112 zurück berichtet. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, kann jeder der Slave-Knoten 106 eine jeweilige Stromausgleichseinheit umfassen, um Variationen des Leistungsverbrauchs aufgrund von Unterschieden in parasitären Kapazitäten unter den Übertragungsleitungen, die Verbindungsknoten 104 und 106 zu dem Netzwerk sind, zu kompensieren. Jeder der Slave-Knoten 106 umfasst auch eine Kommunikationselektronik zum Interpretieren eines Befehls basierend auf Daten, die von der Steuerung 112 empfangen werden, und zum Verpacken eines gemessenen Spannungspegels in Daten für eine Antwortnachricht, die an die Steuerung 112 zurückgesendet wird. Jeder Slave-Knoten 106 kann die für jede Phase der Kommunikation (z. B. Senden und Antworten) im Netzwerk benötigte Leistung aus dem jeweiligen Batterieblock ziehen.
  • Als ein Beispiel kann der Slave-Knoten 106A eine Befehlsnachricht über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk vom Master-Knoten 104 empfangen, die Befehlsnachricht an den Slave-Knoten 106A adressieren und eine Aktion als Antwort auf den Befehl ausführen (z. B. kann der Slave-Knoten 106A einen Schalter schließen, der eine Spannungserfassungsschaltung zum Messen des Spannungspegels eines Batterieblocks des Stapels 120 vervollständigt). Der Slave-Knoten 106A kann die detektierte Spannung in eine Datenantwortnachricht packen und die Datenantwortnachricht über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zurück zum Master-Knoten 104 senden.
  • Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, kann die Steuerung 112 durch Anordnen des Master-Knotens 104 und der Slave-Knoten 106 in einer ringartigen (hier auch als "kreisförmig" bezeichnet) Daisy-Chain-Konfiguration bewirken, dass jeder der Slave-Knoten 106 annähernd die gleiche Menge an Leistung zum Durchführen von kommunikationsbezogenen Operationen des Systems 100 zieht.
  • Die Steuerung 112 kann Befehle von dem Master-Knoten 104 bewirken, um alle Slave-Knoten 106 von einer Seite der Daisy-Chain zu passieren und von der anderen Seite der Daisy-Chain zu dem Master-Knoten 104 zurückzukehren. Die Steuerung 112 kann ferner bewirken, dass Antworten von den Slave-Knoten 106 den Master-Knoten 104 von beiden Seiten der Daisy-Chain erreichen.
  • Die Steuerung 112 kann den Master-Knoten 104 und die Slave-Knoten 106 dazu veranlassen, über die Zeit die gleiche Anzahl von Befehls- und Antwortnachrichten über das Netzwerk zu senden und zu empfangen. In diesem Fall kann die Steuerung 112 unabhängig von der Position jedes der Slave-Knoten 106 entlang der Kette relativ zum Master-Knoten 104 bewirken, dass jeder der Knoten 106 über die Zeit die gleiche Menge an kommunikationsbezogener Leistung von jedem ihrer jeweiligen Batterieblöcke des Stapels 120 verbraucht. Die Steuereinheit 112 kann jeden Slave-Knoten 106 dazu veranlassen, dieselbe Kommunikationslast zu haben, die es erfordert, dass jeder Slave-Knoten 106 die gleiche Bitmenge sendet und empfängt.
  • Auf diese Weise kann die Steuerung 112 dem Batteriestapel 120 ermöglichen, eine kürzere Ausgleichszeit zu erfahren als Batteriesysteme, die auf anderen Arten von Batteriemanagementsystemen beruhen. Die kürzere Ausgleichszeit kann es dem Batteriestapel 120 ermöglichen, im Vergleich zu diesen anderen Batteriesystemen eine schnellere Ladezeit zu haben.
  • 2 ist ein Konzeptdiagramm, das den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch des Systems 200 veranschaulicht, das ein herkömmliches Batteriemanagementsystem darstellt, das dazu konfiguriert ist, ein herkömmliches (d. h. nicht kreisförmiges) Inter-Block-Kommunikationsprotokoll zu implementieren. Das System 200 umfasst einen Master-Knoten 204, der mit einer Steuerung (nicht gezeigt in 2) und den Slave-Knoten 206A–206N + 1 verbunden ist. Das System 200 umfasst ein herkömmliches, nicht kreisförmiges Daisy-Chain-Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk. Mit anderen Worten, im Gegensatz zu dem System 100 von 1, das ein ringartiges oder ein kreisförmiges Daisy-Chain-Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk umfasst, ist das Kommunikationsnetzwerk, das aus dem Master-Knoten 104 und den Slave-Knoten 106 besteht, nicht kreisförmig und weist stattdessen eine definierte Anfangsposition und eine definierte Endposition auf. Der Slave-Knoten 206A des Systems 200 befindet sich in der Anfangsposition der nicht-kreisförmigen Daisy-Chain und der Slave-Knoten 206N + 1 befindet sich in der Endposition der nicht-kreisförmigen Daisy-Chain.
  • Jeder Befehl, der von dem Master 204 gesendet wird, tritt über den Slave 206A in das Kommunikationsnetzwerk des Systems 200 ein. Jeder der Slave-Knoten 206A kann an einer niederseitigen Busschnittstelle horchen und die über die niederseitige Busschnittstelle empfangenen Befehlsdaten über eine hochseitige Busschnittstelle und die Kette aufwärts replizieren, bis die Befehlsdaten einen adressierten Knoten erreichen (z. B. gleich einem beliebigen der Slave-Knoten 206 bis zu und einschließlich des Slave-Knotens 206N + 1). Während einer Antwortphase des Netzwerks kann die Richtung der Buskommunikation invertiert werden. Der adressierte Knoten 206 kann auf den Befehl durch Senden von Antwortdaten über die hochseitige Busschnittstelle und die Kette abwärts zurück antworten. Jeder nachfolgende Slave-Knoten 206 im Netzwerk unterhalb des adressierten Knotens 206 kann die über die hochseitige Bus-Schnittstelle empfangenen Antwortdaten an die niederseitige Bus-Schnittstelle replizieren, bis die Antwortdaten den Master-Knoten 204 erreichen.
  • Indem Sendungen und Antworten auf dem Netzwerk häufiger repliziert werden müssen, können der eine oder die mehreren Slave-Knoten 206 (z. B. Slave-Knoten 206A), die in Richtung zum Anfang der Kette positioniert sind (z. B. am nächsten zu dem Master-Knoten 204), über die Zeit mehr Leistung verbrauchen, als der eine oder die mehreren Slave-Knoten 206 (z. B. Slave-Knoten 206N + 1), die nahe dem Ende der Kette (z. B. am weitesten von dem Master-Knoten 204 entfernt) angeordnet sind. Beispielsweise zeigt 2 die Gesamtmenge der Bits und die Menge an Leistung, die von jedem der Slave-Knoten 206 während sequentieller Befehle, in der Kette abwärts, gezogen wird.
  • Während eines anfänglichen Befehls, der an den Slave-Knoten 206A adressiert ist, kann der Slave-Knoten 206A 16 Bits an Daten vom Master 204 empfangen und in Antwort 64 Bits an Daten senden. Während eines nachfolgenden Befehls, der an den Slave-Knoten 206B adressiert ist, kann der Slave-Knoten 206A insgesamt 16 + 64 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 + 16 Bits an Daten senden, während der Slave-Knoten 206B 16 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 Bits an Daten senden kann. Während eines dritten Befehls, der an den Slave-Knoten 206N adressiert ist, können der Slave-Knoten 206A und der Slave-Knoten 206B jeweils insgesamt 16 + 64 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 + 16 Bits an Daten senden, während der Slave-Knoten 206N 16 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 Bits an Daten senden kann. Schließlich können die Slave-Knoten 206A, 206B und 206N während eines an den Slave-Knoten 206N + 1 adressierten finalen Befehls jeweils insgesamt 16 + 64 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 + 16 Bits an Daten senden, während der Slave-Knoten 206N + 1 16 Bits an Daten empfangen und insgesamt 64 Bits an Daten senden kann. Insgesamt zieht jeder der Slave-Knoten 206 im Laufe der vier Übertragungen eine andere Menge an Leistung aus seiner jeweiligen Batteriezelle, da der Slave-Knoten 206A 304 Bits an Daten senden und 256 Bits an Daten empfangen kann, der Slave-Knoten 206B 224 Bits an Daten senden kann und 176 Bits an Daten empfangen kann, der Slave-Knoten 206N 144 Bits an Daten senden und 96 Bits an Daten empfangen kann, und der Slave-Knoten 206N + 1 64 Bits an Daten senden und 16 Bits an Daten empfangen kann.
  • Daher zeigt, wenn ein herkömmliches Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise das in 2 gezeigte Netzwerk, implementiert wird, dass ein nicht-kreisförmiges Inter-Block-Kommunikationsprotokoll zu einem Gesamt-Ungleichgewicht bei der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken eines Batteriesystems führen kann. Da das Ungleichgewicht im Zellsystem zu längeren Ladezeiten und weniger Gesamtkapazität der Batterie führt, ist ein konsistentes Ungleichgewicht im Stromverbrauch unter den Blöcken aufgrund einer intrinsisch notwendigen Kommunikationsleistungsaufnahme unerwünscht.
  • 3 ist ein Konzeptdiagramm, das die kommunikationsbezogene Leistungsaufnahme einzelner Slave-Knoten einer herkömmlichen Inter-Block-Kommunikationskette, wie beispielsweise die Inter-Block-Kommunikationskette des Systems 200 von 2, zeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung ist 3 im Zusammenhang mit dem System 200 von 2 beschrieben. 3 zeigt das Diagramm 300, das den gesamten, kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch (z. B. Watt) jedes der Slave-Knoten 206 in Abhängigkeit von der Gesamtmenge "n" von Slave-Knoten veranschaulicht. Beispielsweise zeigt die Wellenform 310 die projizierte Energiemenge, die von dem Slave-Knoten 206A verbraucht wird, der der anfängliche Slave-Knoten in einem nicht-ringartigen oder nicht-kreisförmigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk ist. Die Wellenform 320 zeigt die projizierte Energie, die durch den Slave-Knoten 206B verbraucht wird, der der zweite Slave-Knoten in einem nicht-ringartigen oder nicht-kreisförmigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk ist, die Wellenform 330 zeigt die projizierte Energie, die von dem Slave-Knoten 206N verbraucht wird, der der dritte Slave-Knoten in einem nicht-ringartigen oder nicht-kreisförmigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk ist, und die Wellenform 340 zeigt die projizierte Energie, die von dem Slave-Knoten 206N + 1 verbraucht wird, der der letzte Slave-Knoten (FN) in einem nicht-ringartigen oder nicht-kreisförmigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk ist.
  • Wie in 3 und einem Vergleich zwischen den Wellenformen 310–340 gezeigt wird, wenn ein nicht-ringartiges oder nicht-kreisförmiges Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zwölf Slave-Knoten umfasst, benötigt der finale Knoten etwa 1/9 der Leistung des Slave-Knotens 206A (z. B. dem Anfangs-Slave-Knoten in der Kette). Dieses Ungleichgewicht der Kommunikationsleistung, die aus den Zellenblöcken eines Batteriesystems gezogen wird, kann zu einem längeren passiven Ausgleich führen, was zu einer längeren Ladezeit führt.
  • 4A und 4B sind Konzeptdiagramme, die die Systeme 400A bzw. 400B veranschaulichen, wie beispielsweise Batteriesysteme, die dazu konfiguriert sind, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen. Die Systeme 400A und 400B umfassen jeweils einen Master-Knoten 404 und mehrere Slave-Knoten 406A–406N + 1 (gemeinsam "Slave-Knoten 406"). Der Master-Knoten 404 ist analog zum Master-Knoten 104 des Systems 100, und die Slave-Knoten 406 sind jeweils analog zu den Slave-Knoten 106 des Systems 100. Die Systeme 400A und 400B werden nachfolgend im Zusammenhang mit dem System 100 von 1 beschrieben. Obwohl nicht gezeigt, können die Systeme 400A und 400B Verbindungselemente, einen Batteriestapel und eine Steuerung umfassen, die analog zu den Verbindungselementen 108, dem Batteriestapel 120, und der Steuerung 112 des Systems 100 sind. Die Systeme 400A und 400B werden nachfolgend als durch die Steuerung 112 des Systems 100 gesteuert beschrieben.
  • Das System 400A und das System 400B zeigen zusammen eine erste Version des ringartigen Kommunikationsnetzwerks des Systems 100, bei dem die Steuerung 112 veranlassen kann, dass das ringartige Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zwischen dem MoT-Modus und dem MoB-Modus wechselt. Das System 400A zeigt ein Beispiel des Systems 100, das im MoB-Modus arbeitet, um das ringartige Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 zu implementieren, und das System 400B zeigt ein Beispiel des Systems 100, das im MoT-Modus arbeitet, um das ringartige Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 zu implementieren. Die Steuerung 112 kann dazu konfiguriert sein, das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk der Systeme 100 durch Wechsel zwischen dem einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschema, das als System 400A von 4A gezeigt ist, und dem einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschema, das als System 400B von 4B gezeigt ist, zu steuern.
  • Unter Bezugnahme auf 4A, wenn ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einem einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschema gesteuert wird, kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 404 über den Anfangsknoten 406A einen Befehl an einen adressierten Knoten (z. B. einen beliebigen der Knoten 406) sendet und über den letzten Knoten oder den finalen Knoten 406N eine Antwort vom adressierten Knoten empfängt. Beispielsweise kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 404 einen Befehl sendet, der an den Slave-Knoten 406B adressiert wird, indem er zunächst den Befehl an den Slave-Knoten 406A sendet. Der Slave-Knoten 406A kann den Befehl an den Slave-Knoten 406B weiterleiten. Bei Empfang des Befehls vom Master-Knoten 404 kann der Slave-Knoten 406B eine Antwort die Kette aufwärts an die Slave-Knoten 406N und 406N + 1 senden, bis die Antwort den Master-Knoten 404 erreicht.
  • Zusätzlich zum Senden der Antwort die Kette aufwärts kann der Slave-Knoten 406B auch den ursprünglichen Befehl, der von dem Master-Knoten 404 empfangen wird, weiterleiten. Mit anderen Worten, die Steuerung 112 kann ferner dazu konfiguriert sein, zu bewirken, dass der adressierte Knoten 406B den Befehl und die Antwort, durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und zu dem letzten Knoten 406N + 1, weiterleitet, wenn das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschema gesteuert wird. Schließlich empfängt der Master-Knoten 404 vom Slave-Knoten 406N + 1 eine Kopie des ursprünglichen Befehls, den der Master-Knoten 404 an den Slave-Knoten 406A gesendet hat, sowie eine Antwort vom Slave-Knoten 406B.
  • In dem obigen Beispiel können die Slave-Knoten 406A und 406B eine geringere Menge an Leistung verbraucht haben, während sie das einfachgerichtete MoB-Benachrichtigungsschema implementieren, im Vergleich zu allen anderen Slave-Knoten 406. Das heißt, jeder der Slave-Knoten 406N–406N + 1 hat Kopien des Befehls und der Antwort erhalten und Kopien des Befehls und der Antwort gesendet, während der Slave-Knoten 406A nur eine Kopie des Befehls gesendet und empfangen hat und der Slave-Knoten 406B nur eine Kopie des Befehls empfangen und Kopien des Befehls und der Antwort gesendet hat.
  • Um die von dem ringartigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk verbrauchte Leistung auszugleichen, kann die Steuerung 112 das Benachrichtigungsschema in einem nachfolgenden Befehl so wechseln, dass das System 100 das einfachgerichtete MoT-Benachrichtigungsschema implementiert, das als System 400B von 4B gezeigt wird. Mit anderen Worten, in einigen Beispielen kann die Steuerung 112 dazu konfiguriert sein, zwischen dem Steuern des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks unter Verwendung des einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschemas oder des einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschemas umzuschalten, jedes Mal, wenn der Master-Knoten die Antwort empfängt.
  • Unter Bezugnahme auf 4B, wenn ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einem einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschema gesteuert wird, kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 404 über den letzten Knoten oder den finalen Knoten 406N einen Befehl an einen adressierten Knoten sendet und über den Anfangsknoten 406A die Antwort von dem adressierten Knoten empfängt. Beispielsweise kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 404 einen Befehl sendet, der an den Slave-Knoten 406B adressiert wird, indem er zunächst den Befehl an den Slave-Knoten 406N + 1 sendet. Der Slave-Knoten 406N + 1 kann den Befehl die Kette abwärts an den Slave-Knoten 406N weiterleiten, der den Befehl weiter die Kette abwärts weiterleitet, bis schließlich der Slave-Knoten 406B den Befehl empfängt. Nach dem Empfang des Befehls vom Master-Knoten 404 kann der Slave-Knoten 406B eine Antwort die Kette abwärts an die Slave-Knoten 406A senden, bis die Antwort den Master-Knoten 404 erreicht.
  • Zusätzlich zum Senden der Antwort die Kette abwärts kann der Slave-Knoten 406B auch den ursprünglichen Befehl, der von dem Master-Knoten 404 empfangen wird, weiterleiten. Das heißt, die Steuerung 112 kann ferner dazu konfiguriert sein, zu bewirken, dass der adressierte Knoten 406B, durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und zu dem Anfangsknoten 406A, den Befehl und die Antwort weiterleitet, wenn das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschema gesteuert wird. Schließlich empfängt der Master-Knoten 404 vom Slave-Knoten 406A eine Kopie des ursprünglichen Befehls, den der Master-Knoten 404 an den Slave-Knoten 406N + 1 gesendet hat, sowie eine Antwort vom Slave-Knoten 406B.
  • Zu dieser Zeit können in dem obigen Beispiel die Slave-Knoten 406A und 406B eine größere Menge an Leistung verbraucht haben, während sie das einfachgerichtete MoT-Benachrichtigungsschema implementieren, im Vergleich zu allen anderen Slave-Knoten 406. Das heißt, jeder der Slave-Knoten vom Slave-Knoten 406B die Kette aufwärts hat nur Kopien des Befehls empfangen und nur Kopien des Befehls gesendet, während der Slave-Knoten 406B eine Kopie des Befehls empfangen und gesendet hat und eine Kopie der Antwort gesendet hat, und der Slave-Knoten 406A Kopien des Befehls und der Antwort sowohl empfangen als auch gesendet hat. Jedoch wird das resultierende Ungleichgewicht von der einfachgerichteten MoT-Übertragung durch das resultierende Ungleichgewicht von der früheren einfachgerichteten MoB-Typ-Übertragung ausgeglichen. Das heißt, durch Wechsel zwischen einem einfachgerichteten MoT-Kommunikationsschema und einem einfachgerichteten MoB-Kommunikationsschema kann die Steuerung 112 bewirken, dass das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eine ausgeglichene Leistungsmenge über alle Slave-Knoten im Netzwerk verbraucht.
  • 4C ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Operationen darstellt, die durch die beispielhaften Batteriesysteme der 4A und 4B durchgeführt werden. 4C wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Steuerung 112 des Systems 100 von 1 beschrieben, die die Komponenten der Systeme 400A und 400B der 4A und 4B steuert.
  • Im Betrieb kann die Steuerung 112 von einem Master-Knoten einen ersten Befehl zu einem ersten adressierten Knoten von mehreren Slave-Knoten (400) senden. Zum Beispiel kann die Steuerung 112, wenn sie im MoB-Modus arbeitet, bewirken, dass der Master-Knoten 404 einen Befehl sendet, der über den Slave-Knoten 406A an den Slave-Knoten 406B adressiert ist. Der Slave-Knoten 406A kann den Befehl die Kette aufwärts an den Slave-Knoten 406B weiterleiten. Der Slave-Knoten 406B kann den weitergeleiteten Befehl empfangen und als Antwort den Befehl und eine Antwort an den Befehl die Kette weiter aufwärts an die Slave-Knoten 406N und 406N + 1 weiterleiten.
  • In Antwort auf das Senden des ersten Befehls kann die Steuerung 112 über einen letzten Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine erste Antwort von dem ersten adressierten Knoten (410) empfangen. Beispielsweise kann die Steuerung 112 vom Master-Knoten 404 eine Kopie der Antwort vom adressierten Knoten 406B empfangen, die der Master-Knoten 404 vom Slave-Knoten 406N + 1 empfängt.
  • Die Steuerung 112 kann über den letzten Knoten 406N + 1 den ersten Befehl empfangen, der durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk durch den ersten adressierten Knoten 406B (420) weitergeleitet wird. Zum Beispiel kann die Steuerung 112, zusätzlich zum Empfangen der Kopie der Antwort, vom Master-Knoten 404 und über den Slave-Knoten 406N + 1 eine Kopie des ersten Befehls empfangen, der durch den Master-Knoten 404 an den adressierten Knoten 406B gesendet wurde.
  • Nach dem Empfang der ersten Antwort kann die Steuerung 112 vom Master-Knoten über den letzten Knoten einen zweiten Befehl zu einem zweiten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten (430) senden. Beispielsweise kann die Steuerung 112 in den MoT-Modus umschalten. Während des Betriebs im MoT-Modus kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 404 einen Befehl über den Slave-Knoten 406N + 1 sendet, der an den Slave-Knoten 406B adressiert ist. Der Slave-Knoten 406N + 1 kann den Befehl die Kette abwärts an den Slave-Knoten 406B weiterleiten. Der Slave-Knoten 406B kann den weitergeleiteten Befehl empfangen und, in Antwort, den Befehl und eine Antwort auf den Befehl die Kette weiter abwärts an den Anfangsknoten 406A weiterleiten.
  • Die Steuerung 112 kann über den Anfangsknoten eine zweite Antwort von dem zweiten adressierten Knoten in Antwort auf das Senden des zweiten Befehls (440) empfangen. Beispielsweise kann die Steuerung 112 vom Master-Knoten 404 eine Kopie der Antwort vom adressierten Knoten 406B empfangen, die der Master-Knoten 404 vom Slave-Knoten 406A empfängt.
  • Die Steuerung 112 kann über den Anfangsknoten den zweiten Befehl empfangen, der durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk durch den zweiten adressierten Knoten (450) weitergeleitet wird. Zum Beispiel kann die Steuerung 112 zusätzlich zum Empfangen der Kopie der Antwort vom Master-Knoten 404 und über den Slave-Knoten 406A eine Kopie des zweiten Befehls empfangen, der vom Master-Knoten 404 an den adressierten Knoten 406B gesendet wurde.
  • Die 4D bis 4F sind Konzeptdiagramme, die den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch der beispielhaften Batteriesysteme von 4A und 4B zeigen. Die 4D bis 4F werden im Zusammenhang mit 1 und den 4A bis 4C beschrieben.
  • Wie in 4D gezeigt, wenn die Steuerung 112 im MoB-Modus arbeitet, tritt jeder Befehl, der von dem Master 404 gesendet wird, über den Slave 406A in das Kommunikationsnetzwerk des Systems 400A ein. Jeder der Slave-Knoten 406 kann Befehlsdaten die Kette aufwärts replizieren, bis die Befehlsdaten einen letzten Knoten oder einen finalen Knoten 406N + 1 erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 404 verlassen. Während einer Antwortphase des Netzwerks kann sich die Richtung der Buskommunikation weiterhin in die gleiche Richtung bewegen wie während der Befehlsphase. Der adressierte Knoten 406 kann auf den Befehl antworten, indem er Antwortdaten die Kette aufwärts sendet, bis die Befehlsdaten einen letzten Knoten oder einen finalen Knoten 406N + 1 erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 404 verlassen.
  • Wie in 4E gezeigt wird, wenn die Steuerung 112 im MoT-Modus arbeitet, tritt jeder Befehl, der von dem Master 404 gesendet wird, über den Slave 406N + 1 in das Kommunikationsnetzwerk des Systems 400B ein. Jeder der Slave-Knoten 406 kann Befehlsdaten die Kette abwärts replizieren, bis die Befehlsdaten einen Anfangsknoten 406A erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 404 verlassen. Während einer Antwortphase des Netzwerks kann die Richtung der Buskommunikation fortfahren, sich in die gleiche Richtung zu bewegen wie während der Befehlsphase. Der adressierte Knoten 406 kann auf den Befehl antworten, indem er Antwortdaten die Kette abwärts sendet, bis die Befehlsdaten einen Anfangsknoten 406A erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 404 verlassen.
  • Wie in 4F gezeigt wird, veranlasst die Leistungsaufnahme für zwei Befehle, wobei der erste sich die Kette aufwärts im MoB-Modus bewegt und der zweite sich die Kette abwärts im MoT-Modus bewegt, dass jeder der Slave-Knoten 406 die gleiche Anzahl von Bits sendet und daher ungefähr die gleiche Menge an Leistung verbraucht. Beachte: 4F zeigt eine ideale Situation, in der alle Befehle und Antworten durch das System eine gleiche Bitlänge haben. Dieses Kommunikationsschema kann daher ein Gesamt-Ungleichgewicht bei der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken eines Batteriesystems verhindern und zu einer schnelleren Ladezeit führen, verglichen mit anderen Batteriemanagement-Kommunikationssystemen. Zusätzlich kann durch das Senden des Befehls durch die gesamte Kette der Master-Knoten 404 überprüfen, ob die Kette ihre Befehle korrekt empfängt.
  • Die 5A und 5B sind Konzeptdiagramme, die beispielhafte Batteriesysteme zeigen, die dazu konfiguriert sind, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen. Die Systeme 500A und 500B umfassen jeweils einen Master-Knoten 504 und mehrere Slave-Knoten 506A–506N + 1 (gemeinsam "Slave-Knoten 506"). Der Master-Knoten 504 ist analog zum Master-Knoten 104 des Systems 100 und die Slave-Knoten 506 sind jeweils analog zu den Slave-Knoten 106 des Systems 100. Die Systeme 500A und 500B werden nachfolgend im Zusammenhang mit dem System 100 von 1 beschrieben. Obwohl nicht gezeigt, können die Systeme 500A und 500B Verbindungselemente, einen Batteriestapel, und eine Steuerung umfassen, die analog zu den Verbindungselementen 108, dem Batteriestapel 120, und der Steuerung 112 des Systems 100 sind. Die Systeme 500A und 500B werden nachfolgend als durch die Steuerung 112 des Systems 100 gesteuert beschrieben.
  • Das System 500A und das System 500B zeigen zwei Beispiele einer zweiten Version des ringartigen Kommunikationsnetzwerks des Systems 100, bei dem die Steuerung 112 veranlassen kann, dass das ringförmige Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einem festen MoT-Modus oder einem festen MoB-Modus arbeitet. Das System 500A zeigt ein Beispiel des Systems 100, das in einem festen MoB-Modus arbeitet, um das ringartige Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 zu implementieren, und das System 500B zeigt ein Beispiel des Systems 100, das in einem festen MoT-Modus arbeitet, um das ringartige Kommunikationsnetzwerk des Systems 100 zu implementieren. Im Gegensatz zu den Systemen 400A und 400B, in denen die Steuerung 112 zwischen MoB- und MoT-Modi wechselt, kann die Steuerung 112 so konfiguriert sein, dass sie das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk der Systeme 100 steuert, indem entweder das einfachgerichtete MoB-Benachrichtigungsschema, das als System 500A von 5A gezeigt ist, implementiert wird, oder indem das einfachgerichtete MoT-Benachrichtigungsschema, das als System 500B von 5B gezeigt ist, implementiert wird.
  • Unter Bezugnahme auf 5A kann die Steuerung 112, wenn sie ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einem festen, einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschema steuert, bewirken, dass der Master-Knoten 504 über den Anfangsknoten 506A einen Befehl an einen adressierten Knoten (z. B. einen beliebigen der Knoten 506) sendet und über den letzten Knoten oder den finalen Knoten 506N + 1 eine erste Antwort von dem adressierten Knoten empfängt und auch über den Anfangsknoten 506A eine zweite Antwort empfängt, die die erste Antwort dupliziert. Beispielsweise kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 504 einen Befehl sendet, der an den Slave-Knoten 506B adressiert wird, indem er zunächst den Befehl an den Slave-Knoten 506A sendet. Der Slave-Knoten 506A kann den Befehl an den Slave-Knoten 506B weiterleiten. Nach dem Empfang des Befehls vom Master-Knoten 504 kann der Slave-Knoten 506B eine Antwort die Kette aufwärts an die Slave-Knoten 506N und 506N + 1 senden, bis die Antwort den Master-Knoten 504 erreicht. Zusätzlich zu der Antwort, die die Kette aufwärts gesendet wird, kann der Slave-Knoten 506B eine Antwort die Kette abwärts an die Slave-Knoten 506A senden, bis die Antwort den Master-Knoten 504 erreicht.
  • Zusätzlich zum Senden von Antworten die Kette aufwärts und abwärts kann der Slave-Knoten 506B auch den ursprünglichen Befehl, der vom Master-Knoten 504 die Kette aufwärts empfangen wird, weiterleiten. Mit anderen Worten, die Steuerung 112 kann ferner dazu konfiguriert sein, zu bewirken, dass der adressierte Knoten 506B durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und den letzten Knoten 406N + 1 den Befehl und die Antwort weiterleitet, wenn er das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem festen einfachgerichteten MoB-Benachrichtigungsschema steuert. Schließlich empfängt der Master-Knoten 504 vom Slave-Knoten 506N + 1 eine Kopie des ursprünglichen Befehls, den der Master-Knoten 504 an den Slave-Knoten 506A gesendet hat, sowie eine Antwort vom Slave-Knoten 506B, und der Master-Knoten 504 empfängt zusätzlich vom Slave-Knoten 506Aa eine zweite Kopie der Antwort vom Slave-Knoten 506B.
  • Unter Bezugnahme auf 5B kann die Steuerung 112, wenn sie ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in einem festen, einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschema steuert, bewirken, dass der Master-Knoten 504 über den letzten Knoten 506N + 1 einen Befehl an einen adressierten Knoten (z. B. einen der Knoten 506) sendet und über den Anfangsknoten 506A eine erste Antwort von dem adressierten Knoten empfängt, und auch über den letzten Knotenknoten 506N + 1 eine zweite Antwort empfängt, die die erste Antwort dupliziert. Beispielsweise kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 504 einen Befehl sendet, der an den Slave-Knoten 506B adressiert wird, indem er zunächst den Befehl an den Slave-Knoten 506N + 1 sendet. Der Slave-Knoten 506N + 1 kann den Befehl an den Slave-Knoten 506B weiterleiten. Nach dem Empfang des Befehls vom Master-Knoten 504 kann der Slave-Knoten 506B eine Antwort die Kette abwärts an den Slave-Knoten 506A senden, bis die Antwort den Master-Knoten 504 erreicht. Zusätzlich zu der Antwort, die die Kette abwärts gesendet wird, kann der Slave-Knoten 506B eine Antwort die Kette aufwärts an den Slave-Knoten 506N + 1 senden, bis die Antwort den Master-Knoten 504 erreicht.
  • Zusätzlich zum Senden von Antworten die Kette aufwärts und abwärts kann der Slave-Knoten 506B auch den ursprünglichen Befehl, der vom Master-Knoten 504 empfangen wird, die Kette abwärts weiterleiten. Mit anderen Worten, die Steuerung 112 kann ferner dazu konfiguriert sein, zu bewirken, dass der adressierte Knoten 506B durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und den Anfangsknoten 506A den Befehl und die Antwort weiterleitet, wenn das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem festen einfachgerichteten MoT-Benachrichtigungsschema gesteuert wird. Schließlich empfängt der Master-Knoten 504 vom Slave-Knoten 506A eine Kopie des ursprünglichen Befehls, den der Master-Knoten 504 an den Slave-Knoten 506N + 1 gesendet hat, sowie eine Antwort vom Slave-Knoten 506B, und zusätzlich empfängt der Master-Knoten 504 vom Slave-Knoten 506N + 1 eine zweite Kopie der Antwort vom Slave-Knoten 506B.
  • Unabhängig davon, ob als MoB-Netzwerk oder als MoT-Netzwerk implementiert, kann die Steuerung 112 bewirken, dass Befehle und Antworten durch die Kette der Systeme 500A und 500B gesendet werden. Auf diese Weise kann die Steuerung 112 die Leistung ausgleichen, die von dem ringartigen Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk verbraucht wird. Zusätzlich kann durch das Senden des Befehls und der Antwort durch die gesamte Kette der Master-Knoten 504 nochmals überprüfen, ob die Kette ihre Befehle korrekt empfängt und der Master-Knoten 504 die Antwort korrekt empfängt. Außerdem sind die Daten von Slave zu Master fehlersicher, da Antworten zwei Pfade haben, um zum Master zurückzukehren.
  • 5C ist ein Flussdiagramm, das beispielhafte Operationen darstellt, die durch die beispielhaften Batteriesysteme der 5A und 5B durchgeführt werden. 5C wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Steuerung 112 des Systems 100 von 1 beschrieben, die die Komponenten der Systeme 500A und 500B der 5A und 5B steuert.
  • Im Betrieb, unter Bezugnahme auf 5A, kann die Steuerung 112 bei der Implementierung eines festen MoB-Schemas vom Master-Knoten und über einen ersten Knoten von mehreren Slave-Knoten einen Befehl an einen ersten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten (500) senden. Beispielsweise kann die Steuerung 112 bewirken, dass der Master-Knoten 504 einen Befehl an den Slave-Knoten 506B über den Slave-Knoten 506A sendet, der den Befehl die Kette aufwärts bis zum Slave-Knoten 506B repliziert. In diesem Fall agiert der Slave-Knoten 506A als der "erste Knoten" in der Kette.
  • Die Steuerung 112 kann über einen zweiten Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine erste Antwort von dem ersten adressierten Knoten (510) empfangen. Beispielsweise kann die Steuerung 112 vom Master-Knoten 504 eine Antwort auf den Befehl empfangen. Die Antwort kann bei dem Master 504 über den Slave-Knoten 506N + 1 ankommen, nachdem der Slave-Knoten 506B die Antwort die Kette aufwärts gesendet hat. In diesem Fall agiert der Slave-Knoten 506N + 1 als der "zweite Knoten" in der Kette.
  • Die Steuerung 112 kann ferner über den ersten Knoten eine zweite Antwort von dem ersten adressierten Knoten empfangen, die die erste Antwort (520) dupliziert. Beispielsweise kann die Steuerung 112 vom Master-Knoten 504 eine zweite Antwort auf den Befehl empfangen, die zweite Antwort kann am Master 504 über den Slave-Knoten 506A ankommen, nachdem der Slave-Knoten 506B ein Duplikat der Antwort die Kette abwärts sendet.
  • Unter Bezugnahme auf 5B kann die Steuerung 112 bei der Implementierung eines festen MoT-Schemas die Operationen 500–520 wiederholen, jedoch sind, statt dass der Slave-Knoten 506A als der „erste Knoten“ agiert und der Slave-Knoten 506N + 1 als der „zweite Knoten“ agiert, ihre Rollen umgekehrt. Mit anderen Worten, der Slave-Knoten 506N + 1 kann als der „erste Knoten“ agieren und der Slave-Knoten 506A kann als der „zweite Knoten“ agieren.
  • Die 5D und 5E sind Konzeptdiagramme, die den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch des beispielhaften Batteriesystems der 5A und 5B zeigen. Die 5D und 5E werden im Zusammenhang mit 1 und den 5A bis 5C beschrieben.
  • Wie in 5D gezeigt, wenn die Steuerung 112 im festen MoB-Modus arbeitet, tritt jeder Befehl, der von dem Master 504 gesendet wird, über den Slave 506A in das Kommunikationsnetzwerk des Systems 500A ein. Jeder der Slave-Knoten 506 kann Befehlsdaten die Kette aufwärts replizieren, bis die Befehlsdaten einen letzten Knoten oder einen Endknoten 506N + 1 erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 504 verlassen. Während einer Antwortphase des Netzwerks kann sich die Richtung der Buskommunikation in beide Richtungen entlang der Kette bewegen. Der adressierte Knoten 506 kann auf den Befehl antworten, indem er Antwortdaten sowohl die Kette aufwärts sendet, bis die Befehlsdaten einen letzten Knoten oder einen finalen Knoten 506N + 1 erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 504 verlassen, und auch die Kette abwärts, bis die Befehlsdaten den Anfangsknoten 506A erreichen und an dem Punkt das Netzwerk zurück zum Master 504 verlassen. Ähnliche Leistungsverbrauchs- und Bitübertragungen treten auf, wenn die Steuerung 112 im festen MoT-Modus arbeitet, nur werden Befehle am letzten Knoten 506N + 1 gestartet und werden Antworten an den Knoten 506A und 506N + 1 wieder empfangen.
  • Wie in 5E gezeigt, veranlasst die Leistungsaufnahme für zwei Befehle, die sich in einem festen MoB-Modus beide die Kette aufwärts bewegen, dass jeder der Slave-Knoten 506 die gleiche Menge an Bits sendet und daher ungefähr die gleiche Menge an Leistung verbraucht. Dieses Kommunikationsschema kann daher ein Gesamt-Ungleichgewicht bei der kommunikationsbezogenen Leistungsaufnahme unter den Blöcken eines Batteriesystems verhindern und zu einer schnelleren Ladezeit führen, verglichen mit anderen Batteriemanagement-Kommunikationssystemen. Zusätzlich kann durch das Senden des Befehls durch die gesamte Kette der Master-Knoten 504 doppelt überprüfen, dass die Kette seine Befehle korrekt empfängt und dass der Master-Knoten 504 Antworten auf diese Befehle korrekt empfängt.
  • 6 ist ein Konzeptdiagramm, das das System 600 als ein beispielhaftes Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eines beispielhaften Batteriesystems zeigt, das dazu konfiguriert ist, den kommunikationsbezogenen Leistungsverbrauch von Blöcken eines Batteriestapels in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Anmeldung auszugleichen. Das System 600 umfasst den Master-Knoten 604 und mehrere Slave-Knoten 606A–606N + 1 (gemeinsam „Slave-Knoten 606“). Der Master-Knoten 604 ist analog zu dem Master-Knoten 104 des Systems 100 und die Slave-Knoten 606 sind jeweils analog zu den Slave-Knoten 106 des Systems 100, mit der Ausnahme, dass jeder der Slave-Knoten 606 auch eine jeweilige der Stromausgleichseinheiten 690A–690N + 1 (zusammen „Stromausgleichseinheiten 690“) aufweist. Das System 600 wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem System 100 von 1 beschrieben. Obwohl nicht gezeigt, kann das System 600 Verbindungselemente, einen Batteriestapel und eine Steuerung umfassen, die analog zu den Verbindungselementen 108, dem Batteriestapel 120 und der Steuerung 112 des Systems 100 sind. Das System 600 wird nachfolgend als durch die Steuereinheit 112 des Systems 100 gesteuert beschrieben.
  • Die Steuerung 112 kann das System 600 entweder als ein wechselndes MoT- und MoB-Ring-Typ-Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk oder als ein festes MoT- oder festes MoB-Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk vom Ringtyp, das oben beschrieben wurde, betreiben. System 600 ist dahingehend eine erweiterte Version der Systeme 400 und 500, dass das System 600 auch Unterschiede in parasitären Kapazitäten in den Übertragungsleitungen zwischen Knoten im Netzwerk kompensiert.
  • Beispielsweise ist, wie in 6 gezeigt wird, die Länge einer Übertragungsleitung und daher die der Übertragungsleitung zugeordnete parasitäre Kapazität zwischen dem Master-Knoten 604 und dem ersten Slave-Knoten 606A und dem letzten Slave-Knoten 606N + 1 im Allgemeinen größer als die Länge der Übertragungsleitungen zwischen jedem der Slave-Knoten 606. Dieser Unterschied in der parasitären Kapazität kann bewirken, dass der erste Slave-Knoten 606A und der finale Slave-Knoten 606N + 1 bei Kommunikation auf dem Netzwerk mehr Strom zieht und daher bei Kommunikation auf dem Netzwerk eine größere Menge an Leistung verbraucht, die auf dem Netzwerk kommuniziert, als jeder der anderen Slave-Knoten 606B–606N in dem Netzwerk.
  • Um diese Veränderung des Leistungsverbrauchs aufgrund von Unterschieden in parasitären Kapazitäten zwischen den Übertragungsleitungen, die die Verbindungsknoten 604 und 606 mit dem Netzwerk verbinden, zu kompensieren, können einige oder alle Slave-Knoten 606 eine jeweilige Stromausgleichseinheit 690 umfassen. Jede Stromausgleichseinheit 690 kann die von jedem der Slave-Knoten 690 verbrauchte Leistung einstellen, so dass die Slave-Knoten 606B–606N, die ansonsten weniger Strom verbrauchen würden, ungefähr die gleiche Leistungsmenge wie die Slave-Knoten 606A und 606N + 1 verbrauchen. Beispielsweise können die Stromausgleichseinheiten 690 Widerstände oder andere elektrische Komponenten umfassen, die den von einem der Slave-Knoten 690 gezogenen Strom, um mit einem anderen der Slave-Knoten 690 zu kommunizieren, erhöhen.
  • In einigen Beispielen können, obwohl nicht gezeigt, der erste Slave-Knoten 606A und der finale Slave-Knoten 606N + 1 in dem Netzwerk keine Stromausgleichseinheit 690 umfassen. In anderen Beispielen können die Stromausgleichseinheiten 690 außerhalb der Slave-Knoten 606 sein und stattdessen als ein Teil der Übertragungsleitungen enthalten sein, die die Slave-Knoten 606 miteinander verbinden. Und in anderen Beispielen kann das System 600 auf die Verwendung von Stromausgleichseinheiten 690 insgesamt verzichten. Stattdessen kann eine erste Art von Übertragungsleitung von dem System 600 verwendet werden, um zwei Slave-Knoten 606 miteinander zu verbinden, die eine inhärente parasitäre Kapazität aufweist, die mit der inhärenten parasitären Kapazität eines zweiten Typs von Übertragungsleitung übereinstimmt, die von dem System 600 zum Verbinden des Master-Knotens 604 mit jedem des ersten Slave-Knotens 606A und des letzten Slave-Knotens 606N + 1 verwendet wird.
  • Klausel 1. Ein Batteriemanagementsystem, umfassend: eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, ein elektrisches Laden und Entladen mehrerer Blöcke einer Batterie zu steuern; und ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk, aufweisend: einen Master-Knoten und mehrere Slave-Knoten, die in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind; wobei der Master-Knoten mit der Steuerung verbunden ist und dazu konfiguriert ist, alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Befehlsnachrichten zu initiieren und alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Antwortnachrichten zu beenden; und wobei die mehreren Slave-Knoten durch einen Anfangsknoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, und einen letzten Knoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, begrenzt sind.
  • Klausel 2. Das Batteriemanagementsystem nach Klausel 1, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu steuern, durch Wechseln zwischen: einem einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschema, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst, über den Anfangsknoten einen Befehl an einen adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten zu senden und über den letzten Knoten eine Antwort von dem adressierten Knoten zu empfangen; und einem einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschema, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst, über den letzten Knoten den Befehl an den adressierten Knoten zu senden und über den Anfangsknoten die Antwort von dem adressierten Knoten zu empfangen.
  • Klausel 3. Das Batteriemanagementsystem nach Klausel 2, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, zwischen einem Steuern des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks unter Verwendung des einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschemas oder des einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschemas umzuschalten, jedesmal, wenn der Master-Knoten die Antwort empfängt.
  • Klausel 4. Das Batteriemanagementsystem nach einer der Klauseln 2 bis 3, wobei: das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk dazu konfiguriert ist, den Befehl und die Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den letzten Knoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk im einfachgerichteten Master-On-Bottom-Benachrichtigungsschema steuert; und das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk dazu konfiguriert ist, den Befehl und die Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den Anfangsknoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-On-Top-Benachrichtigungsschema steuert.
  • Klausel 5. Das Batteriemanagementsystem nach einem von Klausel 1, wobei die Steuerung dazu konfiguriert ist, das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu steuern, unter Verwendung entweder: eines einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschemas, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst zum: Senden, über den Anfangsknoten, eines Befehls an einen adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; Empfangen, über den letzten Knoten, einer ersten Antwort von dem adressierten Knoten; und Empfangen, über den Anfangsknoten, einer zweiten Antwort, die die erste Antwort dupliziert; oder eines einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschemas, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst zum: Senden, über den letzten Knoten, des Befehls an den adressierten Knoten; Empfangen, über den letzten Knoten, der ersten Antwort von dem adressierten Knoten; und Empfangen, über den Anfangsknoten, der zweiten Antwort, die die erste Antwort dupliziert.
  • Klausel 6. Das Batteriemanagementsystem nach Klausel 5, wobei: das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk dazu konfiguriert ist, den Befehl und die erste und die zweite Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den letzten Knoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschema steuert; und das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk dazu konfiguriert ist, den Befehl und die erste und die zweite Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den Anfangsknoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschema steuert.
  • Klausel 7. Das Batteriemanagementsystem nach einer der Klauseln 1 bis 6, wobei das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk einen niederseitigen Bus und einen hochseitigen Bus aufweist, und wobei der Master-Knoten und jeder der mehreren Slave-Knoten über den niederseitigen Bus und den hochseitigen Bus verbunden ist.
  • Klausel 8. Das Batteriemanagementsystem nach einer der Klauseln 1–7, wobei jeder von dem Master-Knoten und den mehreren Slave-Knoten über eine jeweilige Widerstands-Kondensator-Verbindungsschaltung mit dem niederseitigen Bus und dem hochseitigen Bus verbunden ist.
  • Klausel 9. Das Batteriemanagementsystem nach einer der Klauseln 1 bis 8, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten einem anderen jeweiligen Block von den mehreren Blöcken zugeordnet ist.
  • Klausel 10. Das Batteriemanagementsystem nach Klausel 8, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine jeweilige Ausgleichs- und Überwachungsschaltung umfasst.
  • Klausel 11. Ein Verfahren, umfassend: Senden, über eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Blockkommunikationsnetzwerks und über einen Anfangsknoten von mehreren Slave-Knoten des Inter-Blockkommunikationsnetzwerks, eines ersten Befehls an einen ersten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; in Antwort auf das Senden des ersten Befehls, Empfangen, durch die Steuerung, über einen letzten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten; nach dem Empfangen der ersten Antwort, Senden, durch die Steuerung, von dem Master-Knoten, über den letzten Knoten, eines zweiten Befehls an einen zweiten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; und Empfangen, durch die Steuerung, über den Anfangsknoten, einer zweiten Antwort von dem zweiten adressierten Knoten in Antwort auf das Senden des zweiten Befehls.
  • Klausel 12. Das Verfahren nach Klausel 11, ferner umfassend: Empfangen, durch die Steuerung, des ersten Befehls, der durch den ersten adressierten Knoten durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk weitergeleitet wird.
  • Klausel 13. Das Verfahren nach einer der Klauseln 11 bis 12, ferner umfassend: Empfangen, durch die Steuerung, über den Anfangsknoten, des zweiten Befehls, der durch den zweiten adressierten Knoten durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk weitergeleitet wird.
  • Klausel 14. Das Verfahren nach einer der Klauseln 11 bis 13, wobei der erste adressierte Knoten der zweite adressierte Knoten ist.
  • Klausel 15. Das Verfahren nach einer der Klauseln 11 bis 14, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine Ausgleichs- und Überwachungsschaltung umfasst, die einem unterschiedlichen jeweiligen Block von mehreren Blöcken einer Batterie zugeordnet ist.
  • Klausel 16. Ein Verfahren, umfassend: Senden, durch eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Blockkommunikationsnetzwerks und über einen ersten Knoten von mehreren Slave-Knoten des Inter-Blockkommunikationsnetzwerks, eines Befehls an einen ersten adressierten Knoten der mehreren Slave-Knoten; in Antwort auf die Übermittlung des Befehls: Empfangen, durch die Steuerung, über einen zweiten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten; und Empfangen, durch die Steuerung, über den ersten Knoten, einer zweiten Antwort von dem ersten adressierten Knoten, die die erste Antwort dupliziert.
  • Klausel 17. Das Verfahren nach Klausel 16, wobei die mehreren Slave-Knoten in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind, wobei die mehreren Slave-Knoten durch einen Anfangsknoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, und einen letzten Knoten, der mit dem Master-Knoten verbundenen ist, begrenzt wird.
  • Klausel 18. Das Verfahren nach Klausel 17, wobei der erste Knoten der Anfangsknoten ist und der zweite Knoten der letzte Knoten ist.
  • Klausel 19. Das Verfahren nach Klausel 17, wobei der erste Knoten der letzte Knoten ist und der zweite Knoten der Anfangsknoten ist.
  • Klausel 20. Das Verfahren nach einer der Klauseln 16 bis 19, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten einem anderen jeweiligen Block von mehreren Blöcken einer Batterie zugeordnet wird.
  • Klausel 21. Ein System, das Mittel zur Durchführung eines der Verfahren nach Klauseln 11 bis 20 umfasst.
  • Klausel 22. Ein computerlesbares Speichermedium mit Befehlen, die, wenn sie ausgeführt werden, mindestens einen Prozessor einer Steuerung eines Systems veranlassen, eines der Verfahren nach Klauseln 11–20 durchzuführen.
  • In einem oder mehreren Beispielen können die beschriebenen Funktionen in Hardware, Software, Firmware oder irgendeiner Kombination davon implementiert sein. Wenn sie in Software implementiert sind, können die Funktionen auf einem computerlesbaren Medium gespeichert und damit übermittelt werden, als einer oder mehrere Befehle oder Code, die von einer hardwarebasierten Verarbeitungseinheit ausgeführt werden. Computerlesbare Medien können computerlesbare Speichermedien aufweisen, die einem greifbaren Medium, wie z. B. Datenspeichermedien, oder Kommunikationsmedien entsprechen, einschließlich jedes Mediums, das die Übertragung eines Computerprogramms von einem Ort zum anderen erleichtert, z. B. gemäß einem Kommunikationsprotokoll. Auf diese Weise können computerlesbare Medien im Allgemeinen (1) greifbaren computerlesbaren Speichermedien, die nicht transitorisch sind, oder (2) einem Kommunikationsmedium, wie beispielsweise einem Signal oder einer Trägerwelle, entsprechen. Datenspeichermedien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die von einem oder mehreren Computern oder einem oder mehreren Prozessoren zugegriffen werden kann, um Anweisungen, Code- und/oder Datenstrukturen für die Implementierung der in dieser Anmeldung beschriebenen Techniken abzurufen. Ein Computerprogrammprodukt kann ein computerlesbares Medium aufweisen.
  • Beispielsweise und nicht beschränkend können solche computerlesbaren Speichermedien RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM, oder einen anderen optischen Plattenspeicher, Magnetplattenspeicher, oder andere magnetische Speichervorrichtungen, Flash-Speicher, oder ein beliebiges anderes Medium umfassen, die zum Speichern des gewünschten Programmcodes in Form von Anweisungen oder Datenstrukturen verwendet werden können und auf die ein Computer zugreifen kann. Auch jede Verbindung wird ordnungsgemäß als computerlesbares Medium bezeichnet. Wenn beispielsweise Anweisungen von einer Website, einem Server, oder einer anderen fernen Quelle unter Verwendung eines Koaxialkabels, eines Glasfaserkabels, eines verdrilltes Paars, einer digitalen Teilnehmerleitung (DSL), oder drahtloser Technologien, wie beispielsweise Infrarot, Radio und Mikrowelle gesendet werden, dann sind das Koaxialkabel, Glasfaserkabel, das verdrillte Paar, der digitale Teilnehmeranschluss (DSL), oder drahtloser Technologien, wie beispielsweise Infrarot, Radio, und Mikrowelle, in der Definition von Medium enthalten. Es versteht sich jedoch, dass computerlesbare Speichermedien und Datenspeichermedien keine Verbindungen, Trägerwellen, Signale oder andere transiente Medien aufweisen, sondern stattdessen auf nicht transiente, fühlbare Speichermedien gerichtet sind. Disk bzw. Platte und Disc bzw. Scheibe, wie sie hier verwendet werden, schließt Compact Discs (CD), Laserdisc, optische Disc, digitale vielseitige Scheibe (DVD), Disketten, und Blu-ray-Discs ein, wobei Disks normalerweise Daten magnetisch wiedergeben, während Discs Daten optisch mit Lasern wiedergeben. Kombinationen der oben genannten sollten auch in dem Umfang der computerlesbaren Medien enthalten sein.
  • Befehle können von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, wie beispielsweise einem oder mehreren digitalen Signalprozessoren (DSPs), Universalmikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbaren Logikarrays (FPGAs), oder einer anderen äquivalenten integrierten oder diskreten Logikschaltung. Dementsprechend kann sich der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, auf eine der vorgenannten Strukturen oder jede andere Struktur beziehen, die für die Implementierung der hier beschriebenen Techniken geeignet ist. Zusätzlich kann in einigen Aspekten die hierin beschriebene Funktionalität innerhalb dedizierten Hardware- und/oder Softwaremodulen bereitgestellt werden. Auch könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen, implementiert werden.
  • Die Techniken dieser Anmeldung können in mehreren Vorrichtungen oder Vorrichtungen implementiert werden, einschließlich einer integrierten Schaltung (IC) oder eines Satzes von ICs (z. B. eines Chipsatzes). Verschiedene Komponenten, Module oder Einheiten sind in dieser Anmeldung beschrieben, um funktionelle Aspekte von Vorrichtungen zu betonen, die dazu konfiguriert sind, die offenbarten Techniken durchzuführen, aber nicht notwendigerweise eine Realisierung durch verschiedene Hardwareeinheiten erforderlich machen. Vielmehr können, wie oben beschrieben, verschiedene Einheiten in einer Hardwareeinheit kombiniert oder durch eine Sammlung von interoperativen Hardwareeinheiten, einschließlich eines oder mehrerer Prozessoren, wie oben beschrieben, in Verbindung mit einer geeigneten Software und/oder Firmware bereitgestellt werden.

Claims (20)

  1. Batteriemanagementsystem, umfassend: eine Steuerung, die eingerichtet ist, ein elektrisches Laden und Entladen mehrerer Blöcke einer Batterie zu steuern; und ein Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk, umfassend: einen Master-Knoten und mehrere Slave-Knoten, die in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind; wobei der Master-Knoten mit der Steuerung verbunden ist und eingerichtet ist, alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Befehlsnachrichten zu initiieren und alle durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk gesendeten Antwortnachrichten zu terminieren; und wobei die mehreren Slave-Knoten durch einen Anfangsknoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, und einen letzten Knoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, begrenzt sind.
  2. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu steuern, durch Wechseln zwischen: einem einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschema, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst, über den Anfangsknoten einen Befehl an einen adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten zu senden und über den letzten Knoten eine Antwort von dem adressierten Knoten zu empfangen; und einem einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschema, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst, über den letzten Knoten den Befehl an den adressierten Knoten zu senden und über den Anfangsknoten die Antwort von dem adressierten Knoten zu empfangen.
  3. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 2, wobei die Steuerung eingerichtet ist, zwischen einem Steuern des Inter-Block-Kommunikationsnetzwerks unter Verwendung des einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschemas oder des einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschemas jedesmal, wenn der Master-Knoten die Antwort empfängt, umzuschalten.
  4. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei: das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eingerichtet ist, den Befehl und die Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den letzten Knoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk im einfachgerichteten Master-On-Bottom-Benachrichtigungsschema steuert; und das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eingerichtet ist, den Befehl und die Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den Anfangsknoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-On-Top-Benachrichtigungsschema steuert.
  5. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 1, wobei die Steuerung eingerichtet ist, das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk zu steuern, unter Verwendung entweder: eines einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschemas, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst zum: Senden, über den Anfangsknoten, eines Befehls an einen adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; Empfangen, über den letzten Knoten, einer ersten Antwort von dem adressierten Knoten; und Empfangen, über den Anfangsknoten, einer zweiten Antwort, die die erste Antwort dupliziert; oder eines einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschemas, bei dem die Steuerung den Master-Knoten veranlasst zum: Senden, über den letzten Knoten, des Befehls an den adressierten Knoten; Empfangen, über den letzten Knoten, der ersten Antwort von dem adressierten Knoten; und Empfangen, über den Anfangsknoten, der zweiten Antwort, die die erste Antwort dupliziert.
  6. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 5, wobei: das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eingerichtet ist, den Befehl und die erste und die zweite Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den letzten Knoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-on-Bottom-Benachrichtigungsschema steuert; und das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk eingerichtet ist, den Befehl und die erste und die zweite Antwort von dem adressierten Knoten über das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk und an den Anfangsknoten weiterzuleiten, wenn die Steuerung das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk in dem einfachgerichteten Master-on-Top-Benachrichtigungsschema steuert.
  7. Batteriemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk einen niederseitigen Bus und einen hochseitigen Bus aufweist, und wobei der Master-Knoten und jeder der mehreren Slave-Knoten über den niederseitigen Bus und den hochseitigen Bus verbunden sind.
  8. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 7, wobei jeder von dem Master-Knoten und den mehreren Slave-Knoten über eine jeweilige Widerstands-Kondensator-Verbindungsschaltung mit dem niederseitigen Bus und dem hochseitigen Bus verbunden ist.
  9. Batteriemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–8, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten einem anderen jeweiligen Block von den mehreren Blöcken zugeordnet ist.
  10. Batteriemanagementsystem nach Anspruch 8, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine jeweilige Ausgleichs- und Überwachungsschaltung umfasst.
  11. Batteriemanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–9, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten eine Ausgleichs- und Überwachungsschaltung umfasst, die einem unterschiedlichen jeweiligen Block von mehreren Blöcken einer Batterie zugeordnet ist.
  12. Verfahren, umfassend: Senden, über eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Blockkommunikationsnetzwerks und über einen Anfangsknoten von mehreren Slave-Knoten des Inter-Blockkommunikationsnetzwerks, eines ersten Befehls an einen ersten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; in Antwort auf das Senden des ersten Befehls, Empfangen, durch die Steuerung, über einen letzten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten; nach dem Empfangen der ersten Antwort, Senden, durch die Steuerung, von dem Master-Knoten, über den letzten Knoten, eines zweiten Befehls an einen zweiten adressierten Knoten von den mehreren Slave-Knoten; und Empfangen, durch die Steuerung, über den Anfangsknoten, einer zweiten Antwort von dem zweiten adressierten Knoten in Antwort auf das Senden des zweiten Befehls.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Empfangen, durch die Steuerung, des ersten Befehls, der durch den ersten adressierten Knoten durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk weitergeleitet wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner umfassend: Empfangen, durch die Steuerung, über den Anfangsknoten, des zweiten Befehls, der durch den zweiten adressierten Knoten durch das Inter-Block-Kommunikationsnetzwerk weitergeleitet wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12–14, wobei der erste adressierte Knoten der zweite adressierte Knoten ist.
  16. Verfahren, umfassend: Senden, durch eine Steuerung eines Batteriemanagementsystems, von einem Master-Knoten eines Inter-Blockkommunikationsnetzwerks und über einen ersten Knoten von mehreren Slave-Knoten des Inter-Blockkommunikationsnetzwerks, eines Befehls an einen ersten adressierten Knoten der mehreren Slave-Knoten; in Antwort auf die Übermittlung des Befehls: Empfangen, durch die Steuerung, über einen zweiten Knoten von den mehreren Slave-Knoten, einer ersten Antwort von dem ersten adressierten Knoten; und Empfangen, durch die Steuerung, über den ersten Knoten, einer zweiten Antwort von dem ersten adressierten Knoten, die die erste Antwort dupliziert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die mehreren Slave-Knoten in einer ringartigen Daisy-Chain-Konfiguration mit dem Master-Knoten angeordnet sind, wobei die mehreren Slave-Knoten durch einen Anfangsknoten, der mit dem Master-Knoten verbunden ist, und einen letzten Knoten, der mit dem Master-Knoten verbundenen ist, begrenzt werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der erste Knoten der Anfangsknoten ist und der zweite Knoten der letzte Knoten ist.
  19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der erste Knoten der letzte Knoten ist und der zweite Knoten der Anfangsknoten ist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16–19, wobei jeder Slave-Knoten von den mehreren Slave-Knoten einem anderen jeweiligen Block von mehreren Blöcken einer Batterie zugeordnet wird.
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