IT201900009237A1

IT201900009237A1 - Procedimento di funzionamento di sistemi di gestione di batterie, dispositivo e veicolo corrispondenti

Info

Publication number: IT201900009237A1
Application number: IT102019000009237A
Authority: IT
Inventors: Orazio Pennisi; Valerio Bendotti; Vittorio D'angelo; Paolo Turbanti
Original assignee: St Microelectronics Srl
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2020-12-17
Also published as: US11312238B2; CN112092677A; US20200391594A1; CN116767022A; CN112092677B; US20220219544A1; EP3754355C0; EP3754355A1; EP3754355B1

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Procedimento di funzionamento di sistemi di gestione di batterie, dispositivo e veicolo corrispondenti”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La descrizione è relativa ai sistemi di gestione di batterie.

Una o più forme di attuazione possono essere applicate al campo automotive, per esempio ai veicoli elettrici e/o ai veicoli elettrici ibridi.

Sfondo tecnologico

La tecnologia in evoluzione dei veicoli elettrici (EV, “Electric Vehicle”) e dei veicoli elettrici ibridi (HEV, “Hybrid Electric Vehicle”) rende prestazioni perfezionate di sistemi di gestione di batterie (BMS, “Battery Management System”) una caratteristica auspicabile al fine di facilitare un funzionamento sicuro, affidabile ed efficiente della batteria.

Un compito di un sistema di gestione di batterie (BMS) comporta di misurare la tensione delle celle della batteria. Questo implica di estrarre, a sua volta, tensioni relativamente piccole da tensioni di modo comune comparativamente elevate.

In aggiunta, si è notato che, per esempio nelle applicazioni automotive, il motore elettrico del veicolo e la sua circuiteria di pilotaggio associata possono essere sorgente di rumore sotto forma di correnti iniettate nelle celle di batteria o come cadute di tensione attraverso queste celle. Queste possono rappresentare una sorgente di interferenza elettromagnetica su un’ampia gamma di frequenze con possibili effetti indesiderati sulle misurazioni funzionali.

La mancanza di accuratezza in queste misurazioni può influire negativamente sulla longevità e sulle prestazioni del pacco batterie.

L’accuratezza può essere perseguita ponendo amplificatori di tensione differenziali con un alto rapporto di reiezione di modo comune (CMRR, “Common-Mode Rejection Ratio”) in ciascuna cella per fornire una traslazione di livello della tensione (vale a dire, segnali traslati) disponibile per essere resa digitale da un convertitore analogico/digitale (ADC (“Analog-to-Digital Converter”). Un tale stadio può essere equipaggiato con un certo numero di altre caratteristiche, come protezione e diagnostica (rilevamento di carico aperto, rilevamento della dispersione, built-in self-test o BIST, per esempio). Tali caratteristiche sono molto auspicabili nel settore automotive al fine di facilitare la conformità con le specifiche di sicurezza.

Le domande di brevetto italiano 102018000005810 e 102018000005828, non ancora disponibili al pubblico al momento del deposito della presente domanda, sono esempi dell’attività in quest’area.

Una caratteristica auspicabile in dispositivi come qui considerati è che, come risultato del fatto che mediante un built-in self-test è stata rilevata una condizione di guasto, possa esistere la possibilità di mantenere una rilevazione di condizioni di sotto-tensione (UV, “Undervoltage”) e/o di sovra-tensione (OV, “OverVoltage”) che si verificano nelle celle in un pacco batterie.

Scopo e sintesi

Uno scopo di una o più forme di attuazione è di contribuire a fornire soluzioni perfezionate secondo le linee discusse in precedenza.

Secondo una o più forme di attuazione, tale scopo può essere raggiunto per mezzo di un procedimento avente le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni che seguono.

Una o più forme di attuazione possono essere relative a un dispositivo corrispondente, per esempio un sistema di gestione di batterie o BMS.

Una o più forme di attuazione possono essere relative a un veicolo (per esempio, un veicolo a motore come un EV o un HEV) equipaggiato con un tale dispositivo.

Le rivendicazioni sono parte integrante della descrizione tecnica di una o più forme di attuazione come qui fornita.

Una o più forme di attuazione possono fornire un percorso secondario o ausiliario, indipendente da uno principale, per rilevare condizioni di UV/OV delle celle.

Una o più forme di attuazione possono così fornire una certa ridondanza per diagnosticare gli errori/guasti, mantenendo nel contempo la capacità di funzionare adeguatamente, anche se a un livello di prestazioni ridotto.

Una o più forme di attuazione possono facilitare l’ottenimento di tale risultato risparmiando area di semiconduttore.

Breve descrizione delle figure

Una o più forme di attuazione saranno ora descritte, a puro titolo di esempio, con riferimento alle figure annesse, nelle quali:

- la Figura 1 è un esempio di uno schema a blocchi di un possibile contesto di uso di forme di attuazione,

- la Figura 2 è un esempio di uno schema a blocchi di un dispositivo al quale possono applicarsi forme di attuazione,

- la Figura 3 è un esempio di uno schema circuitale di una porzione del dispositivo della Figura 2,

- la Figura 4 è un esempio di uno schema di una possibile struttura di forme di attuazione,

- le Figure 5 e 6 sono esempi di diagrammi del funzionamento di forme di attuazione, e

- la Figura 7 è un esempio di un diagramma di flusso di un possibile funzionamento in forme di attuazione.

Descrizione dettagliata di esempi di forme di attuazione

Nella descrizione che segue, sono illustrati uno o più dettagli specifici, allo scopo di fornire una comprensione approfondita di esempi di forme di attuazione di questa descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o più dei dettagli specifici o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, operazioni, materiali o strutture note non sono illustrate o descritte in dettaglio in modo tale che certi aspetti delle forme di attuazione non saranno resi poco chiari.

Un riferimento a “una forma di attuazione” nel quadro della presente descrizione intende indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta con riferimento alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Per cui, le frasi come “in una forma di attuazione” che possono essere presenti in uno o più punti della presente descrizione non fanno necessariamente riferimento proprio alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato qualsiasi in una o più forme di attuazione.

I riferimenti usati qui sono forniti semplicemente per convenienza e quindi non definiscono l’ambito di protezione o l’ambito delle forme di attuazione.

Come discusso, una caratteristica desiderabile di dispositivi come qui considerati è che, come risultato del fatto che mediante un built-in self-test è stata rilevata una condizione di guasto, possa esistere la possibilità di mantenere una rilevazione di condizioni di sotto-tensione (UV, “Undervoltage”) e/o di sovra-tensione (OV, “OverVoltage”) che si verificano nelle celle in un pacco batterie.

Come discusso in precedenza sono state concepite varie soluzioni atte a effettuare una diagnosi di guasto, eseguendo una procedura di BIST (Built-In Self-Test) e attivando un indicatore (“flag”) di errore se si riscontra che il verificarsi di un errore.

Esempi di un tale errore/guasto/malfunzionamento (queste designazioni sono qui utilizzate come sinonimi) possono essere rappresentati da una mancanza di integrità di traslatori di livello integrati (“embedded”) in un front-end analogico e/o dal fatto che un convertitore analogico/digitale o ADC non opera in modo conforme a causa di una deviazione di bandgap o per altri errori.

Dispositivi per mettere in atto tali azioni possono comprendere vari dispositivi noti agli esperti nella tecnica.

Dispositivi per mettere in atto tali azioni possono anche comprendere vari dispositivi discussi nelle domande di brevetto italiano 102018000005810 e 102018000005828 (già citate), così come in una domanda di brevetto italiano copendente depositata in pari data a nome della stessa Richiedente.

Come risultato del fatto che è stato attivato un tale indicatore, si può concepire di abilitare un insieme di comparatori a finestra e/o di aggiungere una catena di elaborazione secondaria (un convertitore analogico/digitale o ADC, per esempio).

Tali soluzioni possono essere difficilmente accettabili mirando a soddisfare specifiche di sicurezza (nel campo automotive, per esempio) nella misura in cui può derivare un arresto del veicolo.

Inoltre, il fatto di aggiungere un insieme di comparatori di UV/OV (sotto-tensione/sovra-tensione) programmabili per le celle, in grado di funzionare anche in presenza di un guasto sul percorso di rilevazione principale comporta una ridondanza intrinseca suscettibile di avere un effetto negativo sulla complessità del circuito e sull’area di semiconduttore. Per esempio, in presenza di n celle, la rilevazione delle condizioni di UV/OV potrebbe coinvolgere 2n comparatori.

L’aggiunta di una catena di elaborazione secondaria (un convertitore analogico/digitale o ADC, per esempio) può sembrare una soluzione più promettente in quanto tale approccio può facilitare l’ottenimento della tensione effettiva di una cella, in aggiunta a rilevare semplicemente una condizione di UV/OV. Inoltre, un percorso di misurazione secondario attraverso, per esempio, un singolo ADC SAR (Successive Approximation Register) a 10 bit con un multiplexer di ingresso può facilitare l’effettuazione di compiti aggiuntivi, come misurare resistori esterni, segnali analogici sui pin di GPIO e varie tensioni interne.

E' probabile che questa soluzione possa avere un effetto negativo sulla complessità del circuito e sull’area di semiconduttore. Si potrebbe tentare di ovviare a un tale effetto negativo usando un singolo ADC (eventualmente semplificato) multiplato sulle varie celle, il che avrebbe a sua volta effetti indesiderati nei termini di prestazioni ridotte e di misurazioni su celle individuali che sono sfalsate nel tempo.

La Figura 1 è un esempio di un possibile dispositivo di un pacco batterie BP che equipaggia un veicolo V, come un veicolo elettrico (EV) o un veicolo elettrico ibrido (HEV), con un sistema di gestione di batterie BMS associato. Un pacco batterie al litio può essere un esempio di un tale pacco batterie.

Il riferimento a una tale possibile area di applicazione e/o a una tale tecnologia di batterie non è peraltro da intendersi in un senso limitativo delle forme di attuazione.

In una o più forme di attuazione come rappresentate qui a titolo di esempio, il sistema di gestione di batterie BMS può comprendere un dispositivo 10 (per esempio, un circuito integrato IC (“Integrated Circuit”)) che fornisce varie caratteristiche desiderabili nell’effettuazione della gestione di batterie, per esempio con un (singolo) dispositivo 10 configurato per monitorare da 4 fino a 14 celle C.

In una o più forme di attuazione, il dispositivo 10 può essere configurato per cooperare con un alimentazione PS (che può essere ricavata proprio dal pacco batterie BP monitorato dal dispositivo 10), un’interfaccia di comunicazione CI e una circuiteria logica L.

In una o più forme di attuazione, il blocco logico L rappresentato a titolo di esempio nella Figura 1 può comprendere un tale microcontrollore.

Il dispositivo 10 può anche generare riferimenti interni stabili, per esempio per mezzo di un regolatore di tensione e di un circuito di bootstrap. Inoltre, può comprendere dei bandgap monitorati da una circuiteria interna per facilitare l’accuratezza della misurazione.

Un compito del dispositivo 10 può comprendere di monitorare lo stato delle celle e del pacco batterie attraverso una misurazione della tensione della pila e una misurazione della tensione delle celle. I relativi compiti di misurazione e di diagnostica possono essere eseguiti su richiesta o periodicamente, per esempio con un intervallo di cicli programmabile.

I dati delle misurazioni possono essere resi disponibili affinché un controllore esterno effettui un bilanciamento della carica e calcoli dati indicativi dello Stato di Salute (SOH, “State Of Health”) e dello Stato di Carica (SOC, “State Of A Charge”) delle celle/pacco batterie.

In una modalità operativa normale, il dispositivo 10 può effettuare compiti di conversioni delle misurazioni, diagnostica e comunicazione. Opzionalmente, il dispositivo 10 può essere impostato in uno stato di risveglio (“wake up”) ciclico, riducendo così il consumo di corrente (per esempio, come assorbita dal pacco batterie BP). Mentre si trova nello stato di wake up ciclico, le funzioni principali del dispositivo 10 sono attivate periodicamente.

Il dispositivo disponibile con il nome commerciale L9963 da società del Gruppo STMicroelectronics può essere un esempio di un dispositivo tradizionale per un tale dispositivo 10.

In una o più forme di attuazione, un dispositivo 10 come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere un insieme di convertitori CV1, …., CV14 così come blocchi circuitali di bilanciamento B1, .. , B14 associati a rispettive celle C nel pacco batterie BP.

Per esempio, i blocchi circuitali B1, … , B14 possono fornire un bilanciamento (passivo) delle celle attraverso percorsi di scarica interni. Questa azione mira a bilanciare le celle al fine di facilitare una distribuzione equalizzata della carica su tutte le celle. È stato trovato che ciò migliora le prestazioni del pacco batterie BP.

Un dispositivo 10 come rappresentato qui a titolo di esempio può essere configurato per effettuare una “convalida” automatica di eventi di malfunzionamento che coinvolgono le celle C individuali, o l’intero pacco batterie BP.

I test relativi possono essere effettuati automaticamente, per esempio nel caso di un malfunzionamento che coinvolge una cella C o il pacco batterie BP. Questo facilita il fatto di fornire informazioni affidabili (per esempio, attraverso l’interfaccia di comunicazione, CI) a un microcontrollore esterno che supervisiona il funzionamento del sistema di gestione di batterie BMS.

Una “convalida” automatica di tali eventi di malfunzionamento può avere luogo in vari modi, per esempio come discusso nelle domande di brevetto italiano 102018000005810 e 102018000005828 e nella domanda di brevetto italiano co-pendente depositata nella medesima data a nome della stessa Richiedente già citate in precedenza.

In effetti, le forme di attuazione come rappresentate qui a titolo di esempio sono rivolte principalmente ad azioni che possono essere effettuate come risultato della rilevazione di un malfunzionamento o di un errore, piuttosto che alle tecniche per rilevare tali malfunzionamenti o errori.

Un circuito 10 come rappresentato qui a titolo di esempio può così comprendere almeno alcune delle caratteristiche di un circuito BIST come descritto nelle domande di brevetto italiano 102018000005810 e 102018000005828 così come nella domanda di brevetto italiano co-pendente di pari data già citate ripetutamente.

La rappresentazione fornita nella Figura 1 è una descrizione funzionale generale del dispositivo 10.

In maggior dettaglio, un dispositivo 10 come rappresentato qui a titolo di esempio (si veda, per esempio, la Figura 2) può comprendere dei pin di rilevazione di carica (“charge-sensing”) Cn, cioè C0, C1, .., C14, nel caso rappresentato qui a titolo di esempio. I pin di rilevazione di carica Cn sono accoppiati alle celle C nel pacco batterie BP, con, per esempio, una n-esima cella, Celln, disposta tra i pin Cn e Cn-1.

Come rappresentato qui a titolo di esempio (si veda di nuovo, per esempio, la Figura 2) una prima cella Cell1 è rappresentata disposta tra i pin C0 e C1 e così via, fino alla cella Cell14 disposta tra i pin C13 e C14.

Per semplicità, le varie celle possono essere considerate come identiche. Ciascuna di loro può così avere un resistore RLPF, disposto in modo da accoppiare i pin C0, …, C14, a rispettive estremità delle celle Cell1, …, Cell14 e un condensatore CAP tra pin adiacenti.

I resistori RLPF e i condensatori CAP forniscono rispettivi filtri RC passa-basso, che facilitano un filtraggio di segnali indesiderati ai terminali della batteria.

In una o più forme di attuazione, i pin C0, …, C14 del dispositivo 10 possono essere considerati come nodi ad alta impedenza, in modo tale che si possa ipotizzare che non si verifichi alcuna caduta di tensione apprezzabile attraverso i resistori RLPF.

Di conseguenza, si può ipotizzare che una tensione (differenziale) Vdiff corrispondente sostanzialmente alla tensione attraverso la n-esima cella Celln sia disponibile per “leggere” tra pin Cn-1 e Cn adiacenti.

In una o più forme di attuazione, ulteriori pin indicati con Sn (n=1, …, 14) così come i pin Bn_n-1 (con N=2, …, 14 nel caso rappresentato qui a titolo di esempio) possono essere usati a scopi di bilanciamento, cioè per scaricare le celle che è rilevato essere “troppo caricate” al fine di equalizzare la distribuzione di carica su tutte le celle.

La quantità della corrente di scarica (di bilanciamento) può essere impostata da resistori RDIS che accoppiano i pin S di “numero pari”, cioè S2, …, S14 all’estremità “superiore” (cioè, l’estremità o il nodo verso la tensione Vb complessiva del pacco batterie), e i pin S di “numero dispari”, cioè S1, ..., S13 all’estremità o al nodo “inferiore” (nel senso opposto alla tensione VB del pacco batterie, vale a dire verso la massa GND) della cella corrispondente.

I pin Bn_n-1 sono accoppiati (direttamente) tra i resistori RLPF e le estremità corrispondenti delle celle Cell1, .. , Cell14 dove non è fornito alcun resistore di scarica RDIS.

La Figura 3 rappresenta in dettaglio per semplicità il dispositivo discusso in precedenza con riferimento alle due celle “più in alto” nel pacco batterie BP rappresentato qui a titolo di esempio, cioè una Cell14 e una Cell13, mostrando l’accoppiamento corrispondente dei pin C12, C13, C14, S13, S14, e B14-13 del dispositivo 10. I condensatori CAP associati rappresentati nella Figura 2 non sono riprodotti nella Figura 3 per semplicità.

Si può così considerare che il dispositivo 10 come rappresentato qui a titolo di esempio comprenda una pluralità di pin di rilevazione di carica da C0 a C14 che possono essere considerati come disposti in una sequenza ordinata (numerata) di pin da C0 a C14, per esempio partendo dalla massa GND alla barra o nodo di tensione Vb “superiore” del pacco batterie BP, con questi pin di rilevazione di carica comprendenti i pin di numero pari (C0, C2, C4, .. , C14) intercalati con i pin di numero dispari (C1, C3, .. , C13).

Inoltre, i pin da C0 a C14 possono essere visti come comprendere una pluralità di coppie di pin di rilevazione di carica, cioè C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14 disposte in una sequenza ordinata di:

- quelle coppie di pin di rilevazione di carica che sono in posizioni di numero dispari (1, 3, 5, 7, 9, 11, 13) nella sequenza ordinata (dalla massa GND a Vb) dei pin di rilevazione di carica da C1 a C14 rappresentate qui a titolo di esempio, cioè:

C0, C1;

C2, C3;

C4, C5;

C6, C7;

C8, C9;

C10, C11;

C12, C13;

e

- quelle coppie di pin di rilevazione di carica che sono in posizioni di numero pari (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14) nella sequenza ordinata (dalla massa GND a Vb) dei pin di rilevazione di carica da C1 a C14 rappresentate qui a titolo di esempio, cioè:

C1, C2;

C3, C4;

C5, C6;

C7, C8;

C9, C10;

C11, C12;

C13, C14.

I pin di rilevazione di carica nelle coppie di pin di rilevazione di carica nella pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica sono accoppiati attraverso un resistore di accoppiamento (RLPF) a una rispettiva cella (Cell1, Cell2, ..., Cell13, Cell14) nel pacco batterie BP per rilevare la tensione attraverso detta rispettiva cella.

Inoltre, ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica di numero dispari (C0, C1; ...; C12, C13) risp. di numero pari (C1, C2; ... ; C13, C14) condivide un pin di rilevazione di carica comune (C1, ..., C13) con la coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) risp. coppia di numero dispari precedente (C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica nella sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari.

Per esempio, come si vede nella Figura 3:

- la coppia di numero dispari C12, C13 di pin di rilevazione di carica condivide un pin di rilevazione di carica comune, cioè C13, con la coppia di numero pari C13, C14 successiva nella sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica e, similmente,

- la coppia di numero pari C13, C14 di pin di rilevazione di carica condivide un pin di rilevazione di carica comune, di nuovo C13, con la coppia di numero dispari C12, C13 precedente nella sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica.

Inoltre, i pin di distribuzione di carica come rappresentato qui a titolo di esempio possono essere considerati come comprendere primi pin di distribuzione di carica S1, ..., S14 e secondi pin di distribuzione di carica B2-1, ..., B14-13.

Facendo riferimento di nuovo alla Figura 3, si può notare inoltre che, in un dispositivo 10 come rappresentato qui a titolo di esempio, ciascuna coppia di numero dispari di pin di rilevazione di carica (C12, C13, nel caso della Figura 3) e la coppia di numero pari successiva (C13, C14, nel caso della Figura 3) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari comprende:

- a) un primo pin di distribuzione di carica di numero dispari (S13, nel caso della Figura 3) accoppiato attraverso un resistore di scarica RDIS al pin di rilevazione di carica (C12, nel caso della Figura 3) della coppia di numero dispari (C12, C13, nel caso della Figura 3) di pin di rilevazione di carica diverso dal pin di rilevazione di carica comune (C13, nel caso della Figura 3),

- b) un primo pin di distribuzione di carica di numero pari (S14, nel caso della Figura 3) accoppiato attraverso un resistore di scarica RDIS al pin di rilevazione di carica (C14, nel caso della Figura 3) della coppia di numero pari (C13, C14, nel caso della Figura 3) di pin di rilevazione di carica diverso dal pin di rilevazione di carica comune (C13, nel caso della Figura 3),

- c) un secondo pin di distribuzione di carica (B14-13, nel caso della Figura 3) accoppiato attraverso un resistore di rilevazione di carica RLPF al pin di rilevazione di carica comune (C13, nel caso della Figura 3), il secondo pin di distribuzione di carica (qui B14-13) configurato per essere accoppiato selettivamente attraverso gli switch SW13, SW14 al primo pin di distribuzione di carica di numero dispari (S13, nel caso della Figura 3) e al primo pin di distribuzione di carica di numero pari (S14, nel caso della Figura 3) per scambiare una carica elettrica con loro al fine di effettuare una funzione di bilanciamento di carica.

Come rappresentato per semplicità (soltanto) nella Figura 3, quando la funzione di bilanciamento è attivata su una specifica cella, una circuiteria di commutazione associata viene attivata per scaricare la cella con una corrente la cui intensità I è data dal rapporto VDiff/RDIS. Due tali switch (SW13 o SW14 nella Figura 3, che possono essere implementati come switch elettronici, come un transistore MOSFET) sono rappresentati nella Figura 3 come associati alle celle Cell13 e Cell14. Un dispositivo simile (non visibile nelle figure per semplicità) può applicarsi alle altre celle nel pacco batterie BP.

Come discusso precedentemente, RLPF e CAP definiscono il polo (vale a dire, la frequenza di angolo (“corner frequency”) o di taglio) del filtro di rilevazione di carica passa-basso, mentre il valore di resistenza dei resistori RDIS definisce la corrente di scarica delle celle a scopi di bilanciamento.

Si apprezzerà che, sebbene rappresentato qui a titolo di esempio con riferimento alla Figura 3, dove sono visibili soltanto le due celle Cell13 e Cell14, il dispositivo discusso in precedenza può essere riprodotto per tutte le coppie di pin di carica di numero dispari e di numero pari nel dispositivo 10.

Come indicato, la capacità di fornire una rilevazione di UV/OV (secondaria) eventualmente insieme alla capacità di fornire una misurazione accurata delle tensioni di cella (senza un impatto negativo nei termini dell’accuratezza) in presenza di un guasto/errore è una caratteristica molto desiderabile, per esempio nel settore automotive.

A tale scopo, una o più forme di attuazione possono trarre vantaggio dalla presenza dei pin di distribuzione/rilevazione di carica e della circuiteria associata (gli ADC, per esempio) già prevista per il bilanciamento/rilevazione di carica e la rilevazione dei guasti/errori in un dispositivo come discusso in precedenza.

La rilevazione di condizioni di UV/OV insieme a una misurazione delle tensioni di cella senza un impatto negativo nei termini dell’accuratezza possono così essere facilitate in una o più forme di attuazione, risparmiando area di semiconduttore con un mantenimento di prestazioni adeguate.

In una o più forme di attuazione, questo tipo di operazione può essere implementato (per esempio, mediante un codice software caricato nella circuiteria logica L) “scambiando” (“swapping”) le celle e gli ADC associati, in modo tale che le tensioni di cella possano (ancora) essere acquisite da circuiti di rilevazione di segnale (principalmente dagli ADC) adiacenti con sforzi moderati nei termini della circuiteria logica e virtualmente senza alcuna penalizzazione nei termini dell’area di semiconduttore.

Per esempio, questo può comportare di sfruttare la circuiteria di commutazione, multiplexer e ADC come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, che può essere compatibile con un dispositivo di misurazione di celle e di carico aperto come descritto nella domanda di brevetto italiano 102018000005828, già citata ripetutamente.

Una procedura di UV/OV secondaria può così essere eseguita - su richiesta, per esempio - quando è rilevato che si verifica un guasto (malfunzionamento) o un errore (in un ADC, per esempio) mediante una qualsiasi tecnica nota (un built-in self-test o BIST, per esempio). Come risultato del fatto che si ritiene che una conversione corrispondente non sia più valida (a causa del guasto, del malfunzionamento o dell’errore – come indicato, queste designazioni sono usate qui sostanzialmente come sinonimi), tale conversione non è più presa in considerazione ed è abilitata una funzione di scambio delle celle, con una diagnostica di UV/OV (e una misurazione delle tensioni di cella) alternativa corrispondente che è resa disponibile.

Per semplicità, la Figura 4 si riferisce soltanto a due celle tra la pluralità di celle C, cioè Cell11 (accoppiata tra la coppia di pin di numero dispari C10 e C11), e Cell12 (accoppiata tra la coppia di pin di numero pari C11 e C12).

Per il resto, si comprenderà che si può considerare che queste due celle si trovino tra un insieme di celle “inferiori” LC, cioè da Cell1 a Cell10, e un insieme di celle “superiori” HC, cioè Cell13 e Cell14.

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, le celle “di numero dispari” (Cell11 essendo un esempio di queste) sono rappresentate accoppiate con un dispositivo in cascata di un multiplexer 30O (30-Odd) e di un convertitore analogico/digitale (ADC) 40O (40-Odd).

Similmente, le celle “di numero pari” (Cell12 essendo un esempio di queste) sono rappresentate accoppiate con un dispositivo in cascata di un multiplexer 30E (30-Even) e di un convertitore analogico/digitale (ADC) 40E (40-Even).

In una o più forme di attuazione, come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, ai convertitori 40E e 40O sono fornite rispettive tensioni di riferimento (bandgap) Vbg1, Vbg2 prodotte - in una maniera nota agli esperti nella tecnica - in modo da essere (completamente) indipendenti l’una dall’altra. Variazioni indesiderate in tali tensioni bandgap (atte a essere rilevate in una maniera nota agli esperti nella tecnica o con la soluzione descritta nella domanda co-pendente della medesima data citata ripetutamente in precedenza) possono essere considerate, tra altri eventi, come un possibile guasto o errore.

Per semplicità, soltanto il multiplexer 30O, 30E e il convertitore analogico/digitale (ADC) 40O, 40E delle catene di elaborazione associate sono visibili nella Figura 4: altri circuiti come un blocco traslatore di livello di tensione e un filtro digitale possono essere considerati come incorporati in altri blocchi nella Figura 4. Giusto per fare un esempio, un traslatore di livello può essere considerato come integrato in un front-end analogico dell’ADC.

Per il resto, si apprezzerà che - sebbene illustrati come elementi distinti individuali per semplicità e facilità di comprensione - i vari componenti 30O, 40O, e 30E, 40E possono essere incorporati in singoli componenti combinati.

In una o più forme di attuazione, i multiplexer 30O, 30E possono comprendere ciascuno tre linee di ingresso e due linee di uscita, completate, nel caso del multiplexer 30E da una (quarta) linea di ingresso ulteriore (indicata con SL = linea di scambio (“Swap Line”)), configurata per essere sfruttata nell’implementazione di un azione di “scambio di celle” come discusso in seguito.

In una o più forme di attuazione, i multiplexer 30O, 30E possono essere configurati per applicare agli ingressi degli ADC 40O, 40E corrispondenti i segnali (di tensione) rilevati attraverso la rispettiva cella.

Per esempio, il multiplexer 30O può essere configurato per avere applicata ai suoi pin di ingresso C10, C11 la tensione rilevata attraverso la Cell11 (mediante resistori R10, R11, esempi dei corrispondenti resistori RLPF – di nuovo, i condensatori CAP associati non sono visibili per semplicità), mentre il multiplexer 30E può essere configurato per avere applicata ai suoi pin di ingresso C11, C12 la tensione rilevata attraverso la Cell12 (mediante resistori R11, R12 esempi dei corrispondenti resistori RLPF – ancora una volta, i condensatori CAP associati non sono visibili per semplicità).

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, in una o più forme di attuazione, i multiplexer 30O (celle di numero dispari) e 30E (celle di numero pari) possono essere accoppiati in modo tale che, in ciascuna coppia di una cella di numero dispari (qui Cell11) e di una cella di numero pari (qui Cell12), il multiplexer 30O “di numero dispari) sia accoppiato anche al suo pin “S” (qui, il pin S12) della cella di numero pari, mentre il multiplexer 30E “di numero pari” è accoppiato anche al pin Bn_n-1 (qui B12_11) accoppiato tra le due celle nella coppia (qui Cell11 e Cell12).

Come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 4, in una o più forme di attuazione, i multiplexer 30E (celle di numero pari) possono anche avere un loro quarto ingresso atto a essere accoppiato (attraverso la linea di scambio SL e il resistore R10, per esempio) al pin C10, cioè al pin di rilevazione di tensione nella cella di numero dispari (qui la Cell11) diverso dal pin (cioè, C11) che è comune alla cella di numero dispari (qui Cell11) e alla cella di numero pari (qui Cell12).

Il diagramma di flusso della Figura 7 è un esempio di un possibile funzionamento di un dispositivo come rappresentato qui a titolo di esempio.

Un blocco 100 dopo l’INIZIO (START) nel diagramma di flusso della Figura 7 è un esempio di un funzionamento “normale” del sistema (vale a dire, in assenza di guasti rilevati) in cui i multiplexer 30E, 30O sono controllati dal circuito logico L, in modo tale che:

- i segnali (di tensione) ai pin C12 e C11, cioè VC12 e VC11 siano applicati all’ADC 40E di numero pari;

- i segnali (di tensione) ai pin C11 e C10, cioè VC11 e VC10, siano applicati all’ADC 40O di numero dispari.

Una conversione, effettuata in maniera nota di per sé nei convertitori 40E, 40O (per esempio, convertitori ADC sigma-delta), avrà come risultato un primo segnale differenziale V12 = VC12-VC11 (vale a dire, la differenza tra i segnali in C12 e C11) e un secondo segnale differenziale V11 = VC11-VC10 (vale a dire, la differenza tra i segnali in C11 e C10) applicati al circuito logico L (in una qualsiasi maniera nota).

Una o più forme di attuazione possono comportare il riconoscimento del fatto che, con il sistema che funziona correttamente (nessun carico aperto o dispersione, per esempio), con cadute di tensione trascurabili attraverso R12 e RDIS, le tensioni in C12 e S12 saranno prevedibilmente uguali (vale a dire, con VC12-VC11 = VS12-VC11).

Un blocco 200 nella Figura 7 è un esempio di varie elaborazioni di segnale che possono essere effettuate con la capacità di verificare, come rappresentato a titolo di esempio in 202, se una certa catena di elaborazione di segnale prevista per convertire un segnale di tensione attraverso una delle celle (come rappresentato a titolo di esempio da 30O, 40O e 30E, 40E nella Figura 4) sta funzionando in modo adeguato o è affetta da un guasto.

Tale elaborazione/verifica può comportare una qualsiasi tra una pluralità di procedure (includendo procedure di Built-In Self-Test o BIST) note agli esperti nella tecnica a tale scopo.

Tale elaborazione/verifica può comportare una procedura multi-fase che implica una prima azione di BIST “accurata” atta a rilevare guasti più o meno seri a un livello di cella, seguito eventualmente, nel caso in cui sia rilevato un guasto serio, da un test “più approssimativo” in grado di identificare la parte o l’elemento (un convertitore analogico/digitale o ADC, per esempio) responsabile del guasto.

Per esempio, la domanda di brevetto italiano copendente in parti data data già citata in precedenza, rappresenta a titolo di esempio una elaborazione di segnale (nel circuito logico L -- per esempio) che comporta di calcolare il valore assoluto (abs) della differenza tra VC12-VC11 e VS12-VC11 -- con quel valore assoluto (modulo) confrontato con una data soglia, con la capacità di rilevare e distinguere accuratamente guasti più o meno seri a livello di cella.

Inoltre, la domanda di brevetto italiano 102018000005810 (già citata ripetutamente) descrive una procedura di BIST per un ADC differenziale atta a identificare un ADC guasto come risultato di un guasto rilevato a livello di cella.

Per la presente spiegazione, si può ipotizzare che, indipendentemente dalla specifica implementazione delle azioni rappresentate a titolo di esempio dei blocchi 200 e 202:

- un esito negativo (N) dell’azione del blocco 202 (rappresentato a titolo di esempio da una certa soglia di “difettosità” Vth non superata) avrà come risultato che si continua con il funzionamento normale;

- un esito positivo (Y) dell’azione del blocco 202 (rappresentato a titolo di esempio da una certa soglia di “difettosità” Vth superata) avrà come risultato che in un'azione 204 viene dichiarata una condizione di guasto per una delle catene di elaborazione di segnale (uno degli ADC 40O o 40E, per esempio) associata alla coppia di celle che comprende Cell11 e Cell12.

Come rappresentato qui a titolo di esempio, la condizione di guasto dichiarata nell’azione 204 (qualunque questa possa essere e comunque sia rilevata) può avere come risultato che la conversione fornita (originariamente) -per una o l’altra delle celle Cell11 o Cell12, per esempio per la Cell12 attraverso il multiplexer 30E e l’ADC 40E – è scartata (vale a dire, non è presa in considerazione, essendo dichiarata eventualmente “non disponibile”).

In una o più forme di attuazione, ciò condurrà a un'azione di “scambio di celle” 206 in cui i multiplexer 30E, 30O vengono controllati (dal circuito logico L) in modo tale che:

- i segnali di (tensione) ai pin C11 e C10, che sono entrambi disponibili all’ingresso del multiplexer 30E (attraverso la linea di scambio SL, nel caso della tensione in C10) siano applicati all’ADC di numero pari 40E, con l’ADC 40E configurato per fornire (al posto del segnale V12 = VC12 - VC11 che in condizioni di funzionamento normale ci si attende essere fornito da 40E ed indicativo della caduta di tensione attraverso la cella Cell12) un segnale “scambiato” V12<’ >= VC11 - VC10 (si veda la freccia che punta verso il basso rappresentata nel blocco 40E) indicativo della caduta di tensione attraverso la cella Cell11,

- i segnali (di tensione) ai pin S12 e C11, che sono entrambi disponibili all’ingresso del multiplexer 30O sono applicati all’ADC di numero dispari 40O, con l’ADC 40O configurato per fornire (al posto del segnale V11 = VC11 -VC10 che in condizioni di funzionamento normali ci si attende essere fornito da 40O ed indicativo della caduta di tensione attraverso la cella Cell11) un segnale “scambiato” V11<’ >= VS12 - VC11 (si veda la freccia che punta verso il basso rappresentata nel blocco 40O) indicativo della caduta di tensione attraverso la cella Cell12.

In tal modo, ipotizzando, per esempio, che l’ADC 40E sia guasto, cosicché il segnale V12 = VC12 - VC11 fornito originariamente da esso è inaffidabile (“non disponibile”), come risultato dello scambio, la misurazione corrispondente può essere fornita in modo affidabile, con una accuratezza desiderata, come V11<’ >= VS12 - VC11 dall’ADC 40O traendo vantaggio dal fatto che, come discusso precedentemente, VS12 = VC12.

Per contro, ipotizzando che l’ADC 40O sia guasto, cosicché il segnale V11 = VC11 - VC10 fornito originariamente da esso è inaffidabile (“non disponibile”), come risultato dello scambio, la misurazione corrispondente può essere fornita in modo affidabile, con una accuratezza desiderata, come V12<’ >= VC11 - VC10 dall’ADC 40E.

Il blocco 208 è un esempio della possibilità che il funzionamento del sistema sia fatto continuare con uno scambio di celle in modo tale che sia mantenuta una conversione di segnale precisa per le celle, con informazioni di UV/OV che continuano essere ricavate da esse (in maniera nota di per sé agli esperti nella tecnica) in conformità con le specifiche di sicurezza.

Questo è vantaggioso nelle applicazioni automotive, per esempio, nella misura in cui un funzionamento del veicolo (capacità di viaggiare, per esempio) può essere mantenuto adeguatamente al costo tollerabile di un maggiore tempo computazionale finché si effettua un intervento di servizio (blocco 210 nella Figura 7) con il ripristino di un funzionamento normale.

In una o più forme di attuazione, un’azione di scambio come discusso precedentemente può avere luogo sotto il controllo del circuito logico L (un microcontrollore, per esempio).

Per esempio, azioni come rappresentate a titolo di esempio nei blocchi da 204 a 210 possono comportare, come risultato del fatto che si rileva (mediante un BIST come discusso precedentemente, per esempio) un guasto:

- cancellare la conversione e l’errore di diagnosi relativi a una catena di elaborazione guasta (un ADC, per esempio),

- salvare le informazioni circa le celle e che sono fuse (“merged”) in una fase (abilitata eventualmente mediante SPI) in cui si è attivata una funzione di scambio come discussa precedentemente,

- una volta abilitata la funzione di scambio, le informazioni sono cancellate eccetto che per la cella sotto analisi, con un guasto eventualmente letto e azzerato e un funzionamento di routine avviato di nuovo.

Le Figure 5 e 6 (in cui celle come Cell2 e Cell11, Cell12 e Cell13 non sono visibili per compattezza) sono ulteriori esempi della procedura di scambio di celle discussa in precedenza.

Per esempio, la Figura 5 è un esempio di un caso in cui si è rilevato un errore (un ADC danneggiato, per esempio) che influisce sull’azione di rilevazione tra i pin C3 e C4 (cella di numero pari, Cell4, ADC_4).

Come risultato, una conversione di segnale (di tensione) non sarà disponibile per C4-C3 mentre è disponibile sia per i pin “inferiori” (C3-C2, per esempio) sia per i pin “superiori” (C5-C4, C6-C5, C7-C6, C8-C7, ...).

Siccome si è stato un errore che si verifica (per esempio) sull’ADC_4, la conversione sull’ADC_4, vale a dire C4-C3, non è presa in considerazione e viene abilitata la funzione di scambio.

La Figura 6 rappresenta a titolo di esempio che, come risultato dell’azione di scambio qui discussa, la caduta di tensione Vdiff attraverso C4-C3 viene misurata su una cella (di numero dispari) adiacente, come Cell3, usando il rispettivo ADC, cioè ADC_3, facilitando così una rilevazione di UV/OV (e una misurazione di tensione) sulla cella associata.

In altre parole, come risultato di un auto-test (comunque effettuato: si vedano, per esempio, le domande precedenti/co-pendenti già citate ripetutamente) che rivela una condizione di guasto, si effettua una procedura di scambio delle celle come discusso precedentemente.

Per esempio, come già discusso con riferimento alla Figura 4 (in cui per semplicità sono rappresentate a titolo di esempio in dettaglio soltanto le celle Cell11 e Cell12):

- in condizioni di funzionamento normale, l’ADC 40E misura V12 = VC12-VC11 che corrisponde alla Cell12, mentre l’ADC 40O misura V11= VC11-VC10 che corrisponde alla cella Cell11;

- come risultato di un auto-test che rivela una condizione di guasto nell’uno o nell’altro di 40E o 40O, al fine di continuare a misurare UV/OV come desiderato, si effettua uno scambio di celle in modo tale che l’ADC 40E sarà configurato per misurare V’12 = VC11-VC10 che corrisponde alla cella Cell11, mentre l’ADC 40O sarà configurato per misurare V’11 = VS12-VC11 che corrisponde alla cella Cell12.

In tal modo, la misurazione non più disponibile a partire da un ADC guasto (40E, rispettivamente 40O) sarà fornita – senza alcuna perdita di accuratezza – tramite un ADC vicino (40O, rispettivamente 40E).

Come illustrato nelle Figure 5 e 6, una tale procedura rappresentata a titolo di esempio nella Figura 4 per la coppia di celle Cell 11 e Cell12 può essere applicata ad altre coppie di celle vicine nel sistema.

La Figura 5 è un esempio di una condizione in cui, durante una misurazione di una cella normale, si è trovato mediante una procedura di BIST, per esempio, che un canale di conversione (per esempio l’ADC_4 attivo tra C4 e C3) è guasto. Come risultato, la misurazione da questo canale di conversione (ADC, per esempio) è considerata non affidabile (ed è dichiarata “non disponibile”, per esempio).

Viene così attivato uno scambio di celle come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 6, in cui la cella per la quale una misurazione “normale” è stata dichiarata non disponibile viene misurata mediante un canale di conversione adiacente (per esempio l’ADC_3, di nuovo attivo tra C4 e C3).

In tal modo, il dispositivo rappresentato qui a titolo di esempio può continuare a fornire misurazioni per tutte le celle, con soltanto un tempo di esecuzione aumentato (raddoppiato).

Ciò può essere dovuto, per esempio, al fatto che, durante il funzionamento come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 5, sono salvate misurazioni di cella per le celle da Cell1 a Cell14, eccetto che per Cell4 (dove si è trovato essere l’ADC_4 guasto).

Come risultato dello scambio di celle come rappresentato a titolo di esempio nella Figura 6, viene salvata la misurazione per la cella Cell4 (come fornita mediante l’ADC_3), in modo tale che le informazioni per tutte le celle da Cell1 a Cell14 (comprendendo Cell4) diventano infine disponibili (con un’accuratezza desiderata, non affetta dalla condizione di guasto).

In una o più forme di attuazione, le due condizioni rappresentate a titolo di esempio nella Figura 5 e nella Figura 6 possono continuare a essere alternate, fornendo così misurazioni continuate per tutte le celle da Cell1 a Cell14.

In una o più forme di attuazione, si può effettuare una procedura di BIST per qualsiasi cella da Cell1 a Cell14, virtualmente in qualsiasi momento (ciclicamente o a richiesta). Se la procedura rivela un malfunzionamento, una misurazione standard e una misurazione con “scambio”.

Per esempio, per una qualsiasi coppia di una cella di numero dispari e di una cella di numero pari successiva (per esempio, rispettivamente Cell11 e Cell12 nella Figura 4,):

- a) durante la misurazione standard:

- l’ADC di numero pari 40E (ADC_12) è configurato per misurare V12 = VC12-VC11, vale a dire la tensione attraverso la cella di numero pari Cell12, e

- l’ADC di numero dispari 40O (ADC_11) è configurato per misurare V11 = VC11-VC10, vale a dire la tensione attraverso la cella di numero dispari Cell11,

- b) durante la misurazione con “scambio”:

- l’ADC di numero pari 40E (ADC_12) è configurato per misurare V’12 = VC11-VC10, vale a dire la tensione attraverso la cella di numero dispari Cell11, e

- l’ADC di numero dispari 40O (ADC_11) è configurato per misurare V’11 = VS12-VC11, vale a dire la tensione attraverso la cella di numero pari Cell12.

Una o più forme di attuazione possono così basarsi su percorsi di trasferimento di carica interni (già) previsti per il bilanciamento delle celle in un pacco batterie, al fine di facilitare un’equalizzazione della carica tra le celle.

Una o più forme di attuazione possono essere compatibili con una caratteristica BIST (built-in selftest) che verifica la funzionalità adeguata delle catene di rilevazione di Vdiff (per esempio, ADC e comparatori analogici interni) con una procedura di verifica che può essere effettuata automaticamente in caso di un malfunzionamento di una o dell’altra di due celle o di un pacco batterie nel suo complesso, con la capacità di fornire informazioni (affidabili) corrispondenti – a un microcontrollore esterno, per esempio.

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può facilitare il funzionamento di un dispositivo di controllo (per esempio, 10) in un sistema di gestione di batterie (per esempio, BMS), in cui:

- il dispositivo di controllo comprende una sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica (per esempio, da C0 a C14) disposti in una pluralità di coppie (per esempio, C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in una sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, i pin di rilevazione di carica in ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (per esempio, C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica accoppiati (RLPF) a una rispettiva cella (per esempio, Cell1, Cell2, ..., Cell13, Cell14) in un pacco batterie per rilevare la tensione attraverso detta rispettiva cella, in cui ciascuna coppia di numero dispari (per esempio, C0, C1; ...; C12, C13) risp. di numero pari (per esempio, C1, C2; ... ; C13, C14) di pin di rilevazione di carica condivide un pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C1, ..., C13) con una coppia di numero pari successiva (per esempio, C1, C2; ... ; C13, C14) risp. una coppia di numero dispari precedente (per esempio, C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari,

- ciascuna coppia di numero dispari (per esempio, C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (per esempio, C1, C2; ... ; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari comprendono un pin di distribuzione di carica (per esempio, S2, S4, ..., S12, ..., S14) accoppiato (per esempio, RDIS) al pin di rilevazione di carica della coppia di pin di rilevazione di carica di numero pari diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C1, ..., C13).

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere, per una coppia di numero dispari (si vedano, per esempio, C10, C11 nella Figura 4) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (si vedano, per esempio, C11, C12 nella Figura 4) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari:

- a) rilevare (si vedano, per esempio, 100, 30E, 40E, 30O, 40O):

- una prima caduta di tensione (per esempio, V12) tra il pin di rilevazione di carica (per esempio, C12) di detta coppia di numero pari successiva diverso da detto pin di rilevazione di carica comune e detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11), detta prima caduta di tensione essendo indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva, e

- una seconda caduta di tensione (per esempio, V11) tra detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11) e il pin di rilevazione di carica (per esempio, C10) di detta coppia di numero dispari precedente diverso da detto pin di rilevazione di carica comune, detta seconda caduta di tensione essendo indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero dispari precedente,

- b) come risultato di una condizione di guasto rilevata (per esempio, 202) in detto dispositivo:

- scambiare con detta prima caduta di tensione una prima caduta di tensione scambiata (per esempio, V12<’>) tra detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11) e il pin di rilevazione di carica (per esempio, C10) di detta coppia di numero dispari precedente diverso da detto pin di rilevazione di carica comune, in cui detta prima caduta di tensione scambiata è indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero dispari precedente,

- scambiare con detta seconda caduta di tensione una seconda caduta di tensione scambiata (per esempio, V11<’>) tra il pin di distribuzione di carica (per esempio, S12) accoppiato (per esempio, attraverso RDIS) al pin di rilevazione di carica (per esempio, C12) di detta coppia di numero pari successiva diverso da detto pin di rilevazione di carica comune e detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11), in cui detta seconda caduta di tensione scambiata è indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva (per esempio, C11, C12).

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere, come risultato di una condizione di guasto rilevata per una o l’altra (per esempio, per uno o l’altro degli ADC 40O, 40E nella Figura 4) di detta coppia di numero pari successiva (per esempio, C11, C12 nella Figura 4) e di detta coppia di numero dispari precedente (per esempio, C10, C11 nella Figura 4) di pin di rilevazione di carica:

- scartare la prima caduta di tensione (per esempio, V12) risp. la seconda caduta di tensione (per esempio, V11) per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata la condizione di guasto (si veda anche C4-C3 scartato nella Figura 5 a causa del fatto che l’ADC_4 è stato trovato guasto), e

- sostituire la prima risp. la seconda caduta di tensione scartata con la prima (per esempio, V’12) risp. la seconda (per esempio, V’11) caduta di tensione scambiata che è scambiata con essa (si veda anche C4-C3 come fornito dall’ADC_3 – non guasto - nella Figura 6).

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere, come risultato di una condizione di guasto rilevata per una coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (per esempio, C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari,

- una prima azione di registrare (per esempio, in L) detta prima (V12) e detta seconda (V11) caduta di tensione per detta pluralità di coppie di pin di rilevazione di carica con l’eccezione della prima (V12) risp. della seconda (V11) caduta di tensione per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata la condizione di guasto (si veda di nuovo, per esempio, C4-C3 scartato nella Figura 5 a causa del fatto che l’ADC_4 è stato trovato guasto), e

- una seconda azione di registrare (L), per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata la condizione di guasto, la prima risp. la seconda caduta di tensione scambiata che è stata scambiata con la prima risp. la seconda caduta di tensione per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata la condizione di guasto (si veda di nuovo C4-C3 come fornito dall’ADC_3 – non guasto - nella Figura 6).

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere di alternare detta seconda azione di registrare a detto prima azione di registrare, in modo tale che possano essere ottenute misure affidabili per tutte le coppie di pin (vale a dire, per tutte le celle) sebbene con un tempo di misurazione aumentato (raddoppiato).

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere di scambiare detta prima risp. detta seconda caduta di tensione scambiata con detta prima risp. detta seconda caduta di tensione tra detta prima azione di registrare e detta seconda azione di registrare.

Un procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere di fornire una prima (per esempio, 30E, 40E) e una seconda (per esempio, 30O, 40O) circuiteria di rilevazione di segnale configurate per rilevare detta prima caduta di tensione e detta seconda caduta di tensione in cui detta prima e detta seconda circuiteria di rilevazione di segnale hanno una risoluzione di rilevazione (risoluzione dell’ADC, per esempio), in cui detta risoluzione di rilevazione è mantenuta per detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate (come risultato del fatto che detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate sono rilevate in modo simile mediante detta prima e detta seconda circuiteria di rilevazione di segnale, in una configurazione scambiata).

Un procedimento come rappresentato a titolo di esempio può comprendere di applicare una rilevazione di sottotensione e/o di sovra-tensione a detta prima risp. detta seconda caduta di tensione scambiata.

Un dispositivo di controllo (per esempio, 10) per un sistema di gestione di batterie (per esempio, BMS) come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere:

- una sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica (da C0 a C14) disposti in una pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in una sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, i pin di rilevazione di carica in ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica configurati per essere accoppiati (RLPF) a una rispettiva cella (Cell1, Cell2, ..., Cell13, Cell14) in un pacco batterie (BP) per rilevare la tensione attraverso detta rispettiva cella, in cui ciascuna coppia di numero dispari (per esempio, C10, C11) risp. di numero pari (per esempio, C11, C12) di pin di rilevazione di carica condivide un pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C1, ..., C13) con la coppia di numero pari successiva risp. la coppia di numero dispari precedente di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari,

in cui ciascuna coppia di numero dispari di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari comprendono un pin di distribuzione di carica (per esempio, S2, S4, ..., S14) configurato per essere accoppiato (per esempio, attraverso RDIS) al pin di rilevazione di carica della coppia di pin di rilevazione di carica di numero pari diverso da detto pin di rilevazione di carica comune,

in cui il dispositivo può comprendere un circuito processore (per esempio, L) così come una circuiteria di rilevazione di segnale (per esempio, 30E, 30O; 40E, 40A), in cui il dispositivo è configurato per funzionare con il procedimento come rappresentato qui a titolo di esempio, e comprende:

- la circuiteria di rilevazione di segnale configurabile (per esempio, mediante i multiplexer 30E, 30O) per rilevare detta prima e detta seconda caduta di tensione (per esempio, V12; V11) così come detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate (per esempio, V’12; V’11),

- il circuito processore (per esempio, L) configurato per rilevare una condizione di guasto rilevata in detto dispositivo e per scambiare detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate con detta prima e detta seconda caduta di tensione come risultato di detta condizione di guasto rilevata.

In un dispositivo di controllo come rappresentato qui a titolo di esempio la circuiteria di rilevazione di segnale può comprendere, per una coppia di numero dispari (per esempio C10, C11) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari:

- una prima circuiteria di rilevazione di segnale (per esempio, 30E, 40E) configurata (per esempio, mediante il multiplexer 30E) per essere accoppiata:

i) al pin di rilevazione di carica (per esempio, C12) di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune e detto pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11) per rilevare detta prima caduta di tensione (per esempio, V12) tra loro, e

ii) al pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11) e al pin di rilevazione di carica (per esempio, C10) di detta coppia di numero dispari precedente (per esempio, C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune, per rilevare detta prima caduta di tensione scambiata (per esempio, V12<’>) tra loro,

- una seconda circuiteria di rilevazione di segnale (per esempio, 30O, 40O) configurata (per esempio, mediante il multiplexer 30O) per essere accoppiata:

- i) al pin di rilevazione di carica comune (per esempio, C11) e al pin di rilevazione di carica (per esempio, C10) di detta coppia di numero dispari precedente (per esempio, C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune, per rilevare detta seconda caduta di tensione (per esempio, V11) tra loro,

- ii) al pin di distribuzione di carica (per esempio, S12) accoppiato (per esempio, attraverso RDIS) al pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva (per esempio, C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune e detto pin di rilevazione di carica comune (C11) per rilevare detta seconda caduta di tensione scambiata (per esempio, V’11) tra loro.

Un veicolo (per esempio, V) ad alimentazione elettrica come rappresentato qui a titolo di esempio può comprendere:

- un pacco batterie (per esempio, BP) comprendente una pluralità di celle di batteria (per esempio, C) elettriche, - un sistema di gestione di batterie (per esempio, BMS) accoppiato a detto pacco batterie,

- un dispositivo di controllo (per esempio, 10) come rappresentato qui a titolo di esempio configurato per controllare detto sistema di gestione di batterie.

Fermi restando i principi di fondo, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche in modo apprezzabile, rispetto a quanto è stato descritto, puramente a titolo di esempio, senza uscire dall’ambito di protezione.

L’ambito di protezione è definito dalle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento di funzionamento di un dispositivo di controllo in un sistema di gestione di batterie (BMS), in cui: - il dispositivo di controllo (10) comprende una sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica (da C0 a C14) disposti in una pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in una sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, i pin di rilevazione di carica in ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica accoppiati (RLPF) a una rispettiva cella (Cell1, Cell2, ..., Cell13, Cell14) in un pacco batterie per rilevare la tensione attraverso detta rispettiva cella, in cui ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica con numeri dispari (C0, C1; ...; C12, C13) risp. con numeri pari (C1, C2; ... ; C13, C14) condivide un pin di rilevazione di carica comune (C1, ..., C13) con una coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) risp. una coppia di numero dispari precedente (C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, - ciascuna coppia di numero dispari (C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari comprendono un pin di distribuzione di carica (S2, S4, ..., S12, ..., S14) accoppiato (RDIS) al pin di rilevazione di carica della coppia di pin di rilevazione di carica di numero pari diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C1, ..., C13), in cui il procedimento comprende, per una coppia di numero dispari (C10, C11) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (C11, C12) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari: - a) rilevare (100, 30E, 40E, 30O, 40O): - una prima caduta di tensione (V12) tra il pin di rilevazione di carica (C12) di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e detto pin di rilevazione di carica comune (C11), detta prima caduta di tensione (V12) essendo indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12), e - una seconda caduta di tensione (V11) tra detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e il pin di rilevazione di carica (C10) di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11), detta seconda caduta di tensione (V11) essendo indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11), - b) come risultato di una condizione di guasto rilevata (202) in detto dispositivo (10): - scambiare con detta prima caduta di tensione (V12) una prima caduta di tensione scambiata (V12<’>) tra detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e il pin di rilevazione di carica (C10) di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11), in cui detta prima caduta di tensione scambiata (V12<’>) è indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11), - scambiare con detta seconda caduta di tensione (V11) una seconda caduta di tensione scambiata (V11<’>) tra il pin di distribuzione di carica (S12) accoppiato (RDIS) al pin di rilevazione di carica (C12) di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e detto pin di rilevazione di carica comune (C11), in cui detta seconda caduta di tensione scambiata (V11<’>) è indicativa della caduta di tensione attraverso i pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12).
2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, comprendente, come risultato di una condizione di guasto rilevata (202) per una o l’altra (40O, 40E) di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) e di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11) di pin di rilevazione di carica: - scartare la prima caduta di tensione (V12) risp. la seconda caduta di tensione (V11) per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata (202) la condizione di guasto, e - sostituire la prima (V12) risp. la seconda (V11) caduta di tensione scartata con la prima (V’12) risp. la seconda (V’11) caduta di tensione scambiata che è scambiata con essa.
3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, comprendente, come risultato di una condizione di guasto rilevata (202) per una coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, - una prima azione di registrare (L) detta prima (V12) e detta seconda (V11) caduta di tensione per detta pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica con l’eccezione della prima (V12) risp. della seconda (V11) caduta di tensione per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata (202) la condizione di guasto, e - una seconda azione di registrare (L), per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata (202) la condizione di guasto, la prima (V’12) risp. la seconda (V’11) caduta di tensione scambiata che è scambiata con la prima (V12) risp. la seconda (V11) caduta di tensione per la coppia di pin di rilevazione di carica per la quale è rilevata (202) la condizione di guasto.
4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, comprendente di alternare detta seconda azione di registrare (L) a detta prima azione di registrare (L).
5. Procedimento secondo la rivendicazione 3 o la rivendicazione 4, comprendente di scambiare detta prima (V’12) risp. detta seconda (V’11) caduta di tensione scambiata con detta prima (V12) risp. detta seconda (V11) caduta di tensione tra detta prima azione di registrare (L) e detta seconda azione di registrare (L).
6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente di fornire una prima (30E, 40E) e una seconda (30O, 40O) circuiteria di rilevazione di segnale configurate per rilevare detta prima caduta di tensione (V12) e detta seconda caduta di tensione (V11) in cui detta prima (30E, 40E) e detta seconda (30O, 40O) circuiteria di rilevazione di segnale hanno una risoluzione di rilevazione, in cui detta risoluzione di rilevazione è mantenuta per detta prima (V12<’>) e detta seconda (V’11) cadute di tensione scambiate.
7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente di applicare una rilevazione di sotto-tensione e/o di sovra-tensione a detta prima (V’12) risp. detta seconda (V’11) caduta di tensione scambiata.
8. Dispositivo di controllo (10) per un sistema di gestione di batterie (BMS), il dispositivo (10) comprendendo: - una sequenza ordinata di pin di rilevazione di carica (da C0 a C14) disposti in una pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in una sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, i pin di rilevazione di carica in ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica in detta pluralità di coppie (C0, C1; C1, C2; ...; C12, C13; C13, C14) di pin di rilevazione di carica configurati per essere accoppiati (RLPF) a una rispettiva cella (Cell1, Cell2, ..., Cell13, Cell14) in un pacco batterie (BP) per rilevare la tensione attraverso detta rispettiva cella, in cui ciascuna coppia di pin di rilevazione di carica di numero dispari (C0, C1; ...; C12, C13) risp. di numero pari (C1, C2; ... ; C13, C14) condivide un pin di rilevazione di carica comune (C1, ..., C13) con la coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) risp. coppia di numero dispari precedente (C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari, in cui ciascuna coppia di numero dispari (C0, C1; ...; C12, C13) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (C1, C2; ... ; C13, C14) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari comprendono un pin di distribuzione di carica (S2, S4, ..., S14) configurato per essere accoppiato (RDIS) al pin di rilevazione di carica della coppia di pin di rilevazione di carica di numero pari diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C1, ..., C13), il dispositivo (10) comprendendo un circuito processore (L) così come una circuiteria di rilevazione di segnale (30E, 30O; 40E, 40A), in cui il dispositivo è configurato per funzionare con il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, e comprende: - la circuiteria di rilevazione di segnale (30E, 30O; 40E, 40A) configurabile (30E, 30O) per rilevare (200) detta prima e detta seconda caduta di tensione (V12; V11) così come detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate (V’12; V’11), - il circuito processore (L) configurato per rilevare una condizione di guasto rilevata (202) in detto dispositivo (10) e per scambiare detta prima e detta seconda caduta di tensione scambiate (V’12; V’11) con detta prima e detta seconda caduta di tensione (V12, V11) come risultato di detta condizione di guasto rilevata (202).
9. Dispositivo di controllo (10) secondo la rivendicazione 8, in cui la circuiteria di rilevazione di segnale (30E, 30O; 40E, 40A) comprende, per una coppia di numero dispari (C10, C11) di pin di rilevazione di carica e la coppia di numero pari successiva (C11, C12) di pin di rilevazione di carica in detta sequenza ordinata di coppie di pin di rilevazione di carica con numeri dispari e pari: - una prima circuiteria di rilevazione di segnale (30E, 40E) configurata (30E) per essere accoppiata: i) al pin di rilevazione di carica (C12) di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e detto pin di rilevazione di carica comune (C11) per rilevare detta prima caduta di tensione (V12) tra loro, e ii) al pin di rilevazione di carica comune (C11) e al pin di rilevazione di carica (C10) di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11), per rilevare detta prima caduta di tensione scambiata (V12<’>) tra loro - una seconda circuiteria di rilevazione di segnale (30O, 40O) configurata (30O) per essere accoppiata: - i) al pin di rilevazione di carica comune (C11) e al pin di rilevazione di carica (C10) di detta coppia di numero dispari precedente (C10, C11) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11), per rilevare detta seconda caduta di tensione (V11) tra loro, - ii) al pin di distribuzione di carica (S12) accoppiato (RDIS) al pin di rilevazione di carica di detta coppia di numero pari successiva (C11, C12) diverso da detto pin di rilevazione di carica comune (C11) e detto pin di rilevazione di carica comune (C11) per rilevare detta seconda caduta di tensione scambiata (V’11) tra loro.
10. Veicolo (V) ad alimentazione elettrica, comprendente: - un pacco batterie (BP) comprendente una pluralità di celle di batteria (C) elettriche, - un sistema di gestione di batterie (BMS) accoppiato a detto pacco batterie (BP), - un dispositivo di controllo (10) secondo la rivendicazione 8 o la rivendicazione 9 configurato per controllare detto sistema di gestione di batterie (BMS).