TWI396358B - 電池管理系統、電池單元監測電路、及電池單元之管理方法 - Google Patents

電池管理系統、電池單元監測電路、及電池單元之管理方法 Download PDF

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Description

電池管理系統、電池單元監測電路、及電池單元之管理方法
本發明係關於一種電池管理系統，尤其是一種具有同步資料採樣的電池管理系統以及方法。
電池管理系統可用於監測包含一或多個電池單元之電池組，並收集和分析指示電池組狀態的監測資料，以維持電池組工作在正常狀態下。監測資料通常包括電池單元的電壓和電流。一般而言，可透過將所有同時採樣而得之電池單元的電壓值相加，即可得到電池組的電壓。然而，由於電池單元彼此隔離，採用整體時脈(Global Clock)同時採樣多個電池單元的電壓和電流較為困難且成本較高。如果不採用整體時脈，可採用在各個電池單元中配置之局部時脈(Local Clock)在每個週期獨立地採樣電池單元的監測資料。然而，即使所有局部時脈的設計皆相同，不同環境間的差異將導致微小的誤差逐漸累計，影響到監測資料，因此影響電池管理系統的效能。
圖1所示為現有技術電池管理系統中的非同步資料採樣示意圖100。圖1所示之示例中表示，第一電池單元BATT1的資料採樣示意圖102以及第二電池單元BATT2的資料採樣示意圖104。第一電池單元BATT1和第二電池單元BATT2可為電池組中的任意兩個電池單元。電池管理系統週期性地採樣指示相應電池單元狀態的監測資料。第一電池單元BATT1和第二電池單元BATT2的採樣週期同為 TN。然而，由於電池管理系統根據電池單元各自的採樣時間對電池單元進行採樣，因此第一電池單元BATT1的採樣週期與第二電池單元BATT2的採樣週期並非同步。
如果電池管理系統準備在時間TS時取得電池組的採樣資料，電池管理系統將在採樣週期T1(N)結束時取得第一電池單元BATT1最新的採樣資料D1(N)，並在採樣週期T2(N-1)結束時取得第二電池單元BATT2最新的採樣資料D2(N-1)。因此，採樣週期T1(N)和採樣週期T2(N-1)兩者結束的時間差可能達到一採樣週期TN。由於採樣週期TN可長達幾個毫秒甚至更長，因此採樣週期T1(N)和採樣週期T2(N-1)兩者結束的時間差可能達到幾個毫秒。
在一些應用中，例如電動汽車或者混合動力汽車的應用中，負載電流的波動可能會很頻繁。因此，由於採樣週期T1(N)和採樣週期T2(N-1)兩者結束的時間差可能達到幾個毫秒，採樣週期T1(N)結束時的負載電流和採樣週期T2(N-1)結束時的負載電流可能不會相同。因此，在採樣週期T1(N)結束時所取得的第一電池單元BATT1的採樣資料D1(N)和在採樣週期T2(N-1)結束時所取得的第二電池單元BATT2的採樣資料D2(N-1)可能是在不同環境下採樣而得，其將會降低電池管理系統的準確性。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種電池管理系統，其包括：多個局部監測器，耦接至多個電池單元，並採樣該多個電池單元的多個狀態資訊；以及一中央控制 器，耦接至該多個局部監測器，並將一採樣指令同時播送至該多個局部監測器，其中，該多個局部監測器開始採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，以回應該採樣指令。
本發明還提供了一種管理多個電池單元之方法，包括：將一採樣指令由一中央控制器同時播送至多個局部監測器；以及利用該多個局部監測器開始採樣該多個電池單元的多個狀態資訊，以回應該採樣指令。
本發明還提供了一種監測多個電池單元之電路，包括：多個局部監測器，採樣該多個電池單元的多個狀態資訊；以及一匯流排，耦接至該多個局部監測器，並將一採樣指令同時傳遞至該多個局部監測器，其中，該多個局部監測器開始採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，以回應該採樣指令。
以下將對本發明的實施例給出詳細的說明。雖然本發明將結合實施例進行闡述，但應理解這並非意指將本發明限定於這些實施例。相反地，本發明意在涵蓋由後附申請專利範圍所界定的本發明精神和範圍內所定義的各種變化、修改和均等物。
此外，在以下對本發明的詳細描述中，為了提供針對本發明的完全的理解，提供了大量的具體細節。然而，於本技術領域中具有通常知識者將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外的一些實例中，對於大家熟知的方法、程序、元件和電路未作詳細描述，以便於 凸顯本發明之主旨。
本發明揭露一種對包含多個電池單元的電池組進行同步資料採樣的電池管理系統。在一實施例中，電池管理系統包含多個局部監測器，用於採樣電池單元之狀態資訊，例如電池單元電壓、電池單元電流和/或電池單元溫度。在一實施例中，電池管理系統還包括中央控制器，用於根據電池組/電池單元的狀態估計電池組/電池單元的狀態，例如健康狀態(State of Health，SOH)和/或荷電狀態(State of Charge，SOC)，並根據電池組/電池單元的狀態管理電池組/電池單元。健康狀態(SOH)是一個反映電池組/電池單元一般狀態的衡量基準，例如，電池組/電池單元的充電接受度、內部電阻、電池電壓以及自放電性能等。荷電狀態(SOC)係透過測量電池組內部的實際電荷值而確定。在一實施例中，如果所估計的電池組的荷電狀態指示電池組的實際電荷小於一預定臨界值，中央控制器則會警告使用者電池組電量不足。
在一些實施例中，可在中央控制器和局部監測器之間插入多個上層控制器，以增強電池管理系統的彈性。當中央控制器播送一個採樣指令給局部監測器時，局部監測器可同時開始一個採樣週期，並在相同的採樣週期內採樣電池單元的狀態資訊。在採樣週期結束時，局部監測器將採樣資料回報給中央控制器。
圖2A所示為根據本發明一實施例具有同步資料採樣的電池管理系統200A方塊示意圖。在一實施例中，電池管理系統200A可以是集散分層式的結構。然而，電池管 理系統200A也可具有其他的配置結構，並不僅限於此種結構。
在一實施例中，電池管理系統200A包括多個局部監測器(例如，局部電子控制單元2081-208N)，用於採樣電池單元2101-210N的狀態資訊(例如，電池單元電壓、電池單元電流和/或電池單元溫度)。在一實施例中，局部電子控制單元2081-208N在相同的採樣週期內採樣電池單元2101-210N的狀態資訊，並透過通信與控制匯流排212將採樣資料回報給中央控制器(例如，中央電子控制單元214)。
根據從局部電子控制單元2081-208N接收到的採樣資料，中央電子控制單元214可估計電池組以及電池組內每一電池單元的狀態，例如，電池組或電池單元的健康狀態和/或荷電狀態。
在電池管理系統200A的操作過程中，為了收集電池單元的狀態資訊，中央電子控制單元214透過通信與控制匯流排212播送一採樣指令至局部電子控制單元2081-208N。局部電子控制單元2081-208N可同時開始採樣電池單元2101-210N的狀態資訊，以回應該採樣指令。
在相同的採樣週期內，局部電子控制單元2081-208N可採樣電池單元2101-210N的狀態資訊。當採樣週期結束時，局部電子控制單元2081-208N可透過通信與控制匯流排212將採樣資料回報給中央電子控制單元214。局部電子控制單元2081-208N將在接收到來自中央電子控制單元214的新的採樣指令時開始另一個採樣週期。
在另一實施例中，當電池管理單元200A啟動後，局部電子控制單元2081-208N將在由局部電子控制單元2081-208N的局部時脈所控制的連續採樣週期內採樣電池單元2101-210N的狀態資訊。中央電子控制單元214透過通信與控制匯流排212播送一個採樣指令至局部電子控制單元2081-208N。局部電子控制單元2081-208N可將各自的採樣週期彼此同步，以回應採樣指令。在一實施例中，局部電子控制單元2081-208N可同時停止各自目前的採樣週期，並開始一個新的採樣週期以回應採樣指令。在新的採樣週期結束時，局部電子控制單元2081-208N可透過通信與控制匯流排212將採樣資料回報給中央電子控制單元214。之後，在各自局部時脈的控制下，各個局部電子控制單元2081~208N可在後續的連續採樣週期內繼續採樣相對應電池單元的狀態資訊。
總而言之，在一實施例中，回應於來自中央電子控制單元214的採樣指令，局部電子控制單元可在一個採樣週期內採樣電池單元的狀態資訊，亦即各個局部電子控制單元的採樣週期同時開始和結束。並且，局部電子控制單元2081-208N將不再採樣電池單元的狀態資訊，直至接收到另一個採樣指令。在另一實施例中，當系統啟動時，局部電子控制單元可在各自的局部時脈的控制下開始在連續採樣週期內採樣電池單元的狀態資訊。局部電子控制單元可同時停止各自目前的採樣週期並開始一個新的採樣週期，以回應來自中央電子控制單元的採樣指令，亦即各個局部電子控制單元的新的採樣週期在同一時間開始和結 束，且局部電子控制單元將在新的採樣週期之後繼續在連續採樣週期內收集電池單元的狀態資訊。
有利之處在於，即使負載電流頻繁地變化，也能在相同的環境下(在相同的情況下)採樣電池單元的狀態資訊。由此，基於由局部電子控制單元2081-208N所採樣而得之電池單元的狀態資訊，中央電子控制單元214可更加準確地估計電池組的狀態。
圖2B所示為根據本發明另一實施例具有同步資料採樣的電池管理系統200B方塊示意圖。與圖2A具有相同元件符號的元件具有相同的功能。類似地，在一實施例中，電池管理系統200B具有集散分層式結構。然而，電池管理系統200B也可以具有其他的結構，而並不僅限於此。
在電池管理系統200B中，多個上層控制器(例如，上層電子控制單元2041-204M)可被耦接於中央電子控制單元214和局部電子控制單元2081-208N之間。上層電子控制單元2041-204M的數量可少於或等於局部電子控制單元2081-208N的數量。每一上層電子控制單元可透過一相對應通信與控制匯流排與一預定數量(一或多個)的局部電子控制單元通信，例如，上層電子控制單元2041可透過通信與控制匯流排2061與局部電子控制單元2041-204E(0<EN)進行通信。上層電子控制單元2041-204M亦可透過通信與控制匯流排212與中央電子控制單元214進行通信。
在一實施例中，上層電子控制單元2041-204M可透過分析經由相對應通信與控制匯流排所接收到的來自相對 應局部電子控制單元的採樣資料，進而估計相對應電池單元的健康狀態和荷電狀態。例如，上層電子控制單元2041可透過分析經由通信與控制匯流排2061所接收到的來自局部電子控制單元2081-208E(0<EN)的採樣資料，進而估計電池單元2101-210E(0<EN)的健康狀態和荷電狀態。上層電子控制單元2041-204M可將分析資料，例如，相對應電池單元的健康狀態和荷電狀態的估計資訊，透過通信與控制匯流排212提供給中央電子控制單元214。上層電子控制單元2041-204M亦可將採樣資料與分析資料一併傳遞給中央電子控制單元214。
根據來自上層電子控制單元2041-204M的資料，中央電子控制單元214可以估計電池組的狀態，例如，電池組的健康狀態和荷電狀態。
在電池管理系統200B的操作過程中，為了收集電池單元的狀態資訊，中央電子控制單元214可透過通信與控制匯流排212播送一採樣指令至上層電子控制單元2041-204M。因此，上層電子控制單元2041-204M可透過相對應通信與控制匯流排同時播送採樣指令至目標局部電子控制單元。由此，目標局部電子控制單元可同時開始一個採樣週期，或者將各自的採樣週期彼此同步。在採樣週期結束時，目標局部電子控制單元可將採樣資料透過相對應的上層電子控制單元回報給中央電子控制單元214。
此外，在圖2B中，透過將上層電子控制單元配置於中央電子控制單元214和局部電子控制單元2081-208N之間，中央電子控制單元214可透過相對應的上層電子控制 單元播送採樣指令至局部電子控制單元2081-208N中的一個子集，進而收集電池單元2101-210N中的相對應子集的狀態資訊。例如，中央電子控制單元214透過上層電子控制單元2041播送採樣指令至局部電子控制單元2081-208E，進而收集電池單元2101-210E的狀態資訊。此外，每個上層電子控制單元可透過分析來自相對應局部電子控制單元的採樣資料，進而估計電池單元的相對應子集的狀態，並且將估計資訊發送給中央電子控制單元214，因此協助中央電子控制單元214估計整個電池組的狀態，進而提高中央電子控制單元214的效率。
圖3所示為根據本發明一實施例電池管理系統(例如，圖2A中的電池管理系統200A)的同步資料採樣示意圖300。圖3將結合圖2A進行描述。
圖3所示為第一局部電子控制單元LECU1的資料採樣示意圖302和第二局部電子控制單元LECU2的資料採樣示意圖304。第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2可為電池管理系統200A中的任意兩個局部電子控制單元。當電池管理系統200A啟動後，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將在一個預備階段內等待由中央電子控制單元214播送的採樣指令，預備採樣相對應電池單元的狀態資訊。當第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2在時間TC時接收到來自中央電子控制單元214的採樣指令，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將同時分別開始一個採樣週期T1(1)和T2(1)。
第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將在相同的採樣週期TN內採樣相對應電池單元的狀態資訊。當採樣週期結束時，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2透過通信與控制匯流排212將採樣資料D1(1)和採樣資料D2(1)回報給中央電子控制單元214。之後第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將返回至預備狀態，繼續等待由中央電子控制單元214播送的另一個採樣指令。
圖4所示為根據本發明一實施例電池管理系統(例如，圖2A中的電池管理系統200A)的同步資料採樣示意圖400。圖4將結合圖2A進行描述。圖4所示為第一局部電子控制單元LECU1的資料採樣示意圖402和第二局部電子控制單元LECU2的資料採樣示意圖404。第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2可為電池管理系統200A中的任意兩個局部電子控制單元。
相較於圖3所示的實施例，當電池管理系統200A啟動後，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將在由第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2的局部時脈所各自控制的連續採樣週期內採樣相對應電池單元的狀態資訊。當兩個局部電子控制單元在時間TC時接收到來自中央電子控制單元214的採樣指令，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將他們的採樣週期彼此同步。在一實施例中，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將結束他們目前的採樣週期T1(N-1)和T2(N-1)， 並同時開始一個新的採樣週期T1(N)和T2(N)。
第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將在同樣的採樣週期TN內採樣相對應電池單元的狀態資訊。在採樣週期結束時，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2將透過通信與控制匯流排212將採樣資料D1(N)和採樣資料D2(N)分別回報給中央電子控制單元214。之後，在各自的局部時脈的控制下，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2可在後續的連續採樣週期內繼續採樣相對應電池單元的狀態資訊，例如，第一局部電子控制單元LECU1和第二局部電子控制單元LECU2可在採樣週期T1/2(N)之後，在各自的局部時脈的控制下，在連續採樣週期T1/2(N+1)、T1/2(N+2)…內採樣相對應電池單元的狀態資訊。
在圖3中，當電池管理系統200A啟動後，局部電子控制單元2081-208N保持預備狀態，並在接收到採樣指令後開始採樣電池單元的狀態資訊。由此，一旦中央電子控制單元214播送一個採樣指令至局部電子控制單元2081-208N，局部電子控制單元2081-208N可相對較快地開始採樣電池單元的狀態資訊，以回應採樣指令。在圖4中，當電池管理系統200A啟動後，即使局部電子控制單元2081-208N沒有收到採樣指令，局部電子控制單元2081-208N可各自週期性地採樣電池單元的狀態資訊。因此，一旦中央電子控制單元214打算收集來自局部電子控制單元2081-208N的一相對應子集所採樣的電池單元2101-210N的狀態資訊，但卻不需要同步採樣的資訊，中 央電子控制單元214則不需採樣指令，可直接得到由局部電子控制單元2081-208N的相對應子集在最近一個採樣週期內所採樣得到的相對應電池單元的狀態資訊。
圖5所示為根據本發明一實施例電池管理系統(例如，圖2A中的電池管理系統200A)的操作流程圖500。圖5將結合圖2A進行描述。
在步驟502中，電池管理系統200A開始工作。在步驟504中，局部電子控制單元2081-208N保持預備狀態，並等待由中央電子控制單元214播送的採樣指令，預備採樣電池單元2101-210N的狀態資訊。在步驟506中，如果中央電子控制單元214透過通信與控制匯流排212將一採樣指令同時播送至局部電子控制單元2081-208N，局部電子控制單元2081-208N在步驟508中將開始採樣電池單元2101-210N的狀態資訊，以回應採樣指令。在步驟506中，如果中央電子控制單元214沒有播送採樣指令，流程圖500將返回至步驟504。
在步驟510中，局部電子控制單元2081-208N可在相同的採樣週期(在同一時刻開始的採樣週期)內採樣電池單元2101-210N的狀態資訊。在步驟512中，在採樣週期結束時，局部電子控制單元2081-208N將採樣資料透過通信與控制匯流排212回報給中央電子控制單元214。之後，流程圖500將返回至步驟504。因此，局部電子控制單元2081-208N可保持預備狀態，並等待由中央電子控制單元214播送的另一個採樣指令，預備採樣電池單元2101-210N的狀態資訊。
圖6所示為根據本發明一實施例電池管理系統(例如，圖2A中的電池管理系統200A)的操作流程圖600。圖6將結合圖2A進行描述。
在步驟602中，電池管理系統200A開始工作。在步驟604中，在局部電子控制單元2081-208N的局部時脈的控制下，局部電子控制單元2081-208N將在連續採樣週期內採樣電池單元2102-210N的狀態資訊。在步驟606中，如果中央電子控制單元214透過通信與控制匯流排212同時播送一採樣指令至局部電子控制單元2081-208N，局部電子控制單元2081-208N在步驟608中將結束各自目前的採樣週期，並同時開始一個新的採樣週期，以回應採樣指令。在步驟606中，如果中央電子控制單元214沒有播送採樣指令，流程圖600將返回至步驟604。
在步驟610中，局部電子控制單元2081-208N將在相同的採樣週期內採樣電池單元2102-210N的狀態資訊。在步驟612中，在採樣週期結束時，局部電子控制單元2081-208N透過通信與控制匯流排212將採樣資料回報給中央電子控制單元214。之後，流程圖600返回步驟604。由此，在各自的局部時脈的控制下，局部電子控制單元2081-208N在後續的連續採樣週期內繼續採樣相對應電池單元的狀態資訊。
綜上所述，根據本發明的實施例，揭示了一種可以對包含多個電池單元的電池組進行同步資料採樣的電池管理系統。電池管理系統包含多個局部監測器(例如，圖2A中所示之局部電子控制單元2081-208N)，進而採樣相對應 電池單元的狀態資訊(例如，電池單元電壓、電池單元電流和/或電池單元溫度)。電池管理系統可包括一個中央控制器(例如，圖2A中所示之中央電子控制單元214)以及多個上層控制器(例如，圖2B中所示之上層電子控制單元2041-204M)，進而估計電池組/電池單元的狀態(例如，健康狀態和/或荷電狀態)。
當中央控制器將採樣指令同時播送至局部監測器時，局部監測器將同時開始並在相同的採樣週期內採樣相對應電池單元的狀態資訊。在採樣週期結束時，局部監測器將採樣資料回報至中央控制器。有利之處在於，在某些應用中(例如，電動汽車/混合動力汽車的應用中)，即使負載電流頻繁變化，電池管理系統也可以在同樣的環境下(相同的條件下)採樣電池單元的狀態資訊。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離後附申請專利範圍所界定的本發明精神和保護範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本技術領域中具有通常知識者應該理解，本發明在實際應用中可根據具體的環境和工作要求在不背離發明準則的前提下在形式、結構、佈局、比例、材料、元素、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅用於說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法均等物界定，而不限於此前之描述。
100‧‧‧非同步資料採樣示意圖
102‧‧‧資料採樣示意圖
104‧‧‧資料採樣示意圖
200A‧‧‧電池管理系統
200B‧‧‧電池管理系統
2041~204M‧‧‧上層電子控制單元
2061~206M‧‧‧通信與控制匯流排
2081~208N‧‧‧局部電子控制單元
2101~210N‧‧‧電池單元
212‧‧‧通信與控制匯流排
214‧‧‧中央電子控制單元
300‧‧‧同步資料採樣示意圖
302‧‧‧資料採樣示意圖
304‧‧‧資料採樣示意圖
400‧‧‧同步資料採樣示意圖
402‧‧‧資料採樣示意圖
404‧‧‧資料採樣示意圖
500‧‧‧流程圖
502~512‧‧‧步驟
600‧‧‧流程圖
602~612‧‧‧步驟
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方法進 行詳細的描述，以使本發明的特徵和優點更為明顯。其中：圖1所示為現有技術電池管理系統中的非同步資料採樣示意圖。
圖2A所示為根據本發明一實施例具有同步資料採樣的電池管理系統方塊示意圖。
圖2B所示為根據本發明另一實施例具有同步資料採樣的電池管理系統方塊示意圖。
圖3所示為根據本發明一實施例電池管理系統的同步資料採樣示意圖。
圖4所示為根據本發明一實施例電池管理系統的同步資料採樣示意圖400。
圖5所示為根據本發明一實施例電池管理系統的操作流程圖。
圖6所示為根據本發明一實施例電池管理系統的操作流程圖。
200A‧‧‧電池管理系統
2081~208N‧‧‧局部電子控制單元
2101~210N‧‧‧電池單元
212‧‧‧通信與控制匯流排
214‧‧‧中央電子控制單元

Claims (20)

  1. 一種包含多個可充電電池單元的電池組之電池管理系統，包括：多個局部監測器，耦接至多個電池單元，並採樣該多個電池單元的多個狀態資訊；以及一中央控制器，耦接至該多個局部監測器，並將一採樣指令同時播送至該多個局部監測器；其中，該多個局部監測器同時開始一採樣週期以回應該採樣指令，在該採樣週期內採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，並同時停止該採樣週期。
  2. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該多個狀態資訊包括選自於由該多個電池單元的多個電壓、該多個電池單元的多個電流，以及該多個電池單元的多個溫度所組成之群組之資訊。
  3. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，進一步包括一匯流排，耦接於該中央控制器和該多個局部監測器之間，該匯流排將該採樣指令從該中央控制器同時傳輸至該多個局部監測器。
  4. 如申請專利範圍第3項的電池管理系統，其中，該多個局部監測器在該採樣週期結束時透過該匯流排將該多個電池單元的該多個狀態資訊發送至該中央控制器。
  5. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該多個局部監測器在該採樣週期結束時將該多個狀態資訊發送至該中央控制器。
  6. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，該中央控制器根據該多個電池單元的該多個狀態資訊估計該多個電池單元的一狀態。
  7. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，其中，當該電池管理系統開始工作時，該多個局部監測器開始在由多個局部時脈所控制的多個連續採樣週期內採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，其中，該多個局部監測器回應於該採樣指令，並且同時停止在該多個連續採樣週期中的目前採樣週期，且同時開始一新採樣週期。
  8. 如申請專利範圍第1項的電池管理系統，進一步包括多個上層控制器，耦接於該中央控制器和該多個局部監測器之間，其中，每一該上層控制器可根據該多個電池單元中之至少一電池單元的該狀態資訊估計該至少一電池單元的一狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項的電池管理系統，其中，該上層控制器接收來自該中央控制器的該採樣指令，並將該採樣指令同時播送至該多個局部監測器。
  10. 一種管理包含多個可充電電池單元的電池組之方法，包括：將一採樣指令由一中央控制器同時播送至多個局部監測器；在該多個局部監測器中同時開始一採樣週期，以回應該採樣指令；在該採樣週期中，利用該多個局部監測器採樣該多個 電池單元的多個狀態資訊；以及在該多個局部監測器中同時停止該採樣週期。
  11. 如申請專利範圍第10項的方法，進一步包括：根據該多個電池單元的該多個狀態資訊估計該多個電池單元的一狀態。
  12. 如申請專利範圍第10項的方法，進一步包括：透過一匯流排將該採樣指令由該中央控制器同時傳輸至該多個局部監測器。
  13. 如申請專利範圍第10項的方法，進一步包括：在該採樣週期結束時，將該多個狀態資訊發送至該中央控制器。
  14. 如申請專利範圍第10項的方法，包括：在由該多個局部監測器中的多個局部時脈所控制的多個連續採樣週期內開始採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊；以及同時停止在該多個連續採樣週期內該多個局部監測器的目前採樣週期，並同時開始一新採樣週期，以回應該採樣指令。
  15. 一種監測包含多個可充電電池單元的電池組之電路，包括：多個局部監測器，採樣該多個電池單元的多個狀態資訊；以及一匯流排，耦接至該多個局部監測器，並將一採樣指令同時傳遞至該多個局部監測器；其中，該多個局部監測器同時開始一採樣週期以回應 該採樣指令，在該採樣週期內採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，並同時停止該採樣週期。
  16. 如申請專利範圍第15項的電路，其中，該多個狀態資訊包括選自於由該多個電池單元的多個電壓、該多個電池單元的多個電流，以及該多個電池單元的多個溫度所組成之群組之資訊。
  17. 如申請專利範圍第15項的電路，其中，該多個局部監測器在該採樣週期結束時透過該匯流排發送該多個電池單元的該多個狀態資訊。
  18. 如申請專利範圍第15項的電路，進一步包括一中央控制器，耦接至該多個局部監測器，並根據該多個電池單元的該多個狀態資訊估計該多個電池單元的一狀態。
  19. 如申請專利範圍第18項的電路，其中，該中央控制器透過該匯流排將該採樣指令同時播送至該多個局部監測器。
  20. 如申請專利範圍第15項的電路，其中，當該電路開始工作時，該多個局部監測器開始在由多個局部時脈所控制的多個連續採樣週期內採樣該多個電池單元的該多個狀態資訊，其中，該多個局部監測器回應於該採樣指令，並且同時停止在該多個連續採樣週期中的目前採樣週期，且同時開始一新採樣週期。
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Families Citing this family (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012043581A (ja) * 2010-08-17 2012-03-01 Jx Nippon Oil & Energy Corp エネルギー蓄積装置
JP5656571B2 (ja) * 2010-11-09 2015-01-21 株式会社ケーヒン 通信システム
JP5537468B2 (ja) * 2011-03-01 2014-07-02 株式会社日立製作所 蓄電池制御システムおよび蓄電池制御方法
TWI451656B (zh) * 2011-04-14 2014-09-01 Compal Electronics Inc 智慧型之模組化儲能裝置及其管理系統
EP2717423B1 (en) * 2011-05-31 2020-01-22 LG Chem, Ltd. Power storage system having modularized bms connection structure and method for controlling the system
BR112013030925B8 (pt) * 2011-05-31 2023-03-21 Lg Chemical Ltd Sistema de armazenamento de energia tendo estrutura de conexão de ems modularizado e método para controlar o sistema
HUE052901T2 (hu) * 2011-09-07 2021-05-28 Samsung Sdi Co Ltd Kommunikációs módszer, kommunikációs rendszer és energiatároló rendszer ezekkel ellátva
US20130214601A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 System General Corp. Interface circuits for cascade and series battery management and methods thereof
JP5872354B2 (ja) * 2012-03-29 2016-03-01 株式会社日立製作所 電池システム
TWI505599B (zh) * 2012-07-16 2015-10-21 Univ Nat Chiao Tung A battery management device that uses a battery channel for transmission
US9551758B2 (en) 2012-12-27 2017-01-24 Duracell U.S. Operations, Inc. Remote sensing of remaining battery capacity using on-battery circuitry
WO2014123189A1 (ja) 2013-02-08 2014-08-14 日本電気株式会社 電池制御装置、電池制御システム、電池制御方法、および記録媒体
WO2014123188A1 (ja) * 2013-02-08 2014-08-14 日本電気株式会社 電池制御装置、電池制御支援装置、電池制御システム、電池制御方法、電池制御支援方法、および記録媒体
US9478850B2 (en) 2013-05-23 2016-10-25 Duracell U.S. Operations, Inc. Omni-directional antenna for a cylindrical body
US9726763B2 (en) 2013-06-21 2017-08-08 Duracell U.S. Operations, Inc. Systems and methods for remotely determining a battery characteristic
CN104298178A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 北京基业达电气有限公司 电动汽车充电站网络监控系统
DE102013215339A1 (de) 2013-08-05 2015-02-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Datenübertragung in einem Batteriemanagementsystem
WO2015037654A1 (ja) 2013-09-12 2015-03-19 日本電気株式会社 制御装置、蓄電装置、電池制御システム、電池制御装置、制御方法、電池制御方法および記録媒体
CN104716393A (zh) * 2013-12-17 2015-06-17 北汽福田汽车股份有限公司 电池参数采集控制方法、装置及电池管理系统
US9217781B2 (en) 2014-01-16 2015-12-22 Ford Global Technologies, Llc Time synchronization between battery controller modules for parameter measurements
CN103840523A (zh) * 2014-03-07 2014-06-04 上海应用技术学院 多电池组的信息和能量分配扩展装置
CN103818266B (zh) * 2014-03-19 2015-11-11 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种储能电池管理控制算法
CN103837836A (zh) * 2014-03-24 2014-06-04 苏州易美新思新能源科技有限公司 一种同步检测电池传感器
TWI616667B (zh) * 2014-04-01 2018-03-01 鴻海精密工業股份有限公司 電池健康狀態的估算方法及其裝置
US9882250B2 (en) 2014-05-30 2018-01-30 Duracell U.S. Operations, Inc. Indicator circuit decoupled from a ground plane
KR102241683B1 (ko) 2014-07-30 2021-04-19 삼성전자주식회사 배터리의 상태를 추정하는 방법 및 장치
CN104410400B (zh) * 2014-09-26 2017-10-27 惠州市亿能电子有限公司 一种电池管理系统实时时钟同步电路及其方法
CN104393611A (zh) * 2014-10-29 2015-03-04 苏州易美新思新能源科技有限公司 储能电池管理系统和双向dcdc变换器同步管理方法及装置
US10297875B2 (en) 2015-09-01 2019-05-21 Duracell U.S. Operations, Inc. Battery including an on-cell indicator
US10483634B2 (en) 2016-11-01 2019-11-19 Duracell U.S. Operations, Inc. Positive battery terminal antenna ground plane
US10818979B2 (en) 2016-11-01 2020-10-27 Duracell U.S. Operations, Inc. Single sided reusable battery indicator
US10608293B2 (en) 2016-11-01 2020-03-31 Duracell U.S. Operations, Inc. Dual sided reusable battery indicator
US10151802B2 (en) 2016-11-01 2018-12-11 Duracell U.S. Operations, Inc. Reusable battery indicator with electrical lock and key
US11024891B2 (en) 2016-11-01 2021-06-01 Duracell U.S. Operations, Inc. Reusable battery indicator with lock and key mechanism
CN106569424B (zh) * 2016-11-03 2019-06-28 上海理工大学 电池管理系统数据存储的在线同步方法
CN106772093A (zh) * 2017-01-04 2017-05-31 山东谦恒电子科技有限公司 电池组采样系统及电池管理系统
CN107554347A (zh) * 2017-09-30 2018-01-09 浙江合众新能源汽车有限公司 动力电池管理系统单体信息采样装置
CN109459696A (zh) * 2018-08-29 2019-03-12 深圳市新威尔电子有限公司 电池检测的同步控制方法、检测终端及计算机存储介质
KR102668470B1 (ko) * 2019-08-08 2024-05-24 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리 관리 시스템 및 배터리 팩
CN111130674B (zh) * 2019-09-29 2021-04-13 北京嘀嘀无限科技发展有限公司 汽车电子控制单元信号同步采集方法、电子设备、服务器及存储介质
CN111361546B (zh) * 2020-03-17 2021-07-09 中国第一汽车股份有限公司 车辆控制装置、方法及车辆
US11837754B2 (en) 2020-12-30 2023-12-05 Duracell U.S. Operations, Inc. Magnetic battery cell connection mechanism
CN113092851A (zh) * 2021-04-20 2021-07-09 北京亦嘉洁驱系统科技有限公司 一种氢燃料电池组无线电压电流温度同步采集系统
EP4145156A1 (en) * 2021-09-03 2023-03-08 Kam Fai Yeung Battery pack monitoring method, apparatus, and device, and computer-readable storage medium
CN115601948B (zh) * 2022-09-29 2025-11-14 中国第一汽车股份有限公司 一种锂离子电池组无线控制方法、系统和车辆
CN119199589B (zh) * 2024-09-26 2026-04-28 武汉蔚能电池资产有限公司 电芯同步联动测试方法、装置、电子设备及存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031354A (en) * 1996-02-01 2000-02-29 Aims Systems, Inc. On-line battery management and monitoring system and method
JP2000270492A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Denso Corp 組み電池の充電状態検出装置および該装置を用いた車両制御装置
US20040051534A1 (en) * 2001-03-27 2004-03-18 Denso Corporation Battery pack voltage detection apparatus
US20040164706A1 (en) * 2001-03-30 2004-08-26 Osborne Jeffrey Roger Battery management unit, system and method
US20080100266A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-01 Denso Corporation Semiconductor integrated circuit device
JP2008281465A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Panasonic Ev Energy Co Ltd 蓄電装置の状態検出装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05327728A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Hitachi Ltd データ転送システムの中央処理装置
JPH10142268A (ja) * 1996-11-11 1998-05-29 Fuji Photo Film Co Ltd 電池の充放電測定装置及び電池の充放電測定方法
JP2003070161A (ja) * 2001-08-22 2003-03-07 Osaka Gas Co Ltd 電源装置
JP4667276B2 (ja) * 2006-03-07 2011-04-06 三洋電機株式会社 複数の二次電池を直列・並列に接続しているパック電池
FR2899340B1 (fr) * 2006-03-31 2008-05-23 Atmel Grenoble Soc Par Actions Circuit de mesure et controle de tensions differentielles
US7990101B2 (en) * 2006-05-15 2011-08-02 A123 Systems, Inc. Multi-configurable, scalable, redundant battery module with multiple fault tolerance
US8237447B2 (en) * 2007-05-11 2012-08-07 Panasonic Ev Energy Co., Ltd. Apparatus for detecting state of storage device
CN101119036B (zh) * 2007-07-23 2011-01-19 柏禄帕迅能源科技有限公司 用于电动汽车的电池管理系统
JP5088557B2 (ja) 2008-01-18 2012-12-05 本田技研工業株式会社 蓄電器及び電池システム
US8032316B2 (en) * 2008-04-16 2011-10-04 Phoenix Broadband Technologies, Llc Measuring and monitoring a power source

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6031354A (en) * 1996-02-01 2000-02-29 Aims Systems, Inc. On-line battery management and monitoring system and method
JP2000270492A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Denso Corp 組み電池の充電状態検出装置および該装置を用いた車両制御装置
US20040051534A1 (en) * 2001-03-27 2004-03-18 Denso Corporation Battery pack voltage detection apparatus
US20040164706A1 (en) * 2001-03-30 2004-08-26 Osborne Jeffrey Roger Battery management unit, system and method
US20080100266A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-01 Denso Corporation Semiconductor integrated circuit device
JP2008281465A (ja) * 2007-05-11 2008-11-20 Panasonic Ev Energy Co Ltd 蓄電装置の状態検出装置

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