TWI463305B - 控制系統、通訊系統的重組及自我診斷方法 - Google Patents

控制系統、通訊系統的重組及自我診斷方法 Download PDF

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Description

控制系統、通訊系統的重組及自我診斷方法
本發明係有關一種控制系統、通訊系統的重組及自我診斷方法，特別關於一種多個電池組的控制系統、通訊系統的重組及自我診斷方法。
在電池管理中，通常會使用一類比前端設備或一類比數位轉換器來監測一電池的狀態，例如，每個電池單元的電壓、電池組的電壓和每個電池單元的環境溫度。類比前端設備與電池耦接。監測得到的一數位資料被傳送到一微處理器以供各種用途，例如，測量開路電壓、電池單元阻抗追蹤、電池容量監測、電池健康狀態監測、電池單元平衡、電量計算或者各種保護措施。其中，這些保護措施可以避免由過壓/欠壓、過溫/欠溫或過流/短路所造成的問題。
隨著電池組中的電池單元數目增加，電池組的電壓也越來越高。進一步地，類比前端設備的電池容量受限於類比前端設備的接腳數或物理過程的崩潰電壓(physical process breakdown voltage)。在這種情況下，僅有一個類比前端設備不足以監控整個電池組。監控電池組的狀態需要數個類比前端設備。因此，這些類比前端設備的運作及其與電池組之間的互相影響變得更加複雜。這些設備之間透過多個不同的匯流排進行通訊，以對這些設備進行有效地管理，進而提高電池組的效率。
因而，電池組需要一個具有可靈活(flexible)運用的匯流排結構，以對類比前端設備進行有效管理。
本發明要解決的技術問題在於提供一種多個電池組的控制系統及通訊系統的自我診斷/重組方法，以提供冗餘通訊(redundancy communication)。
為解決上述技術問題，本發明提供一種多個電池組的控制系統，該多個電池組中的每一個包含多個串聯的電池單元，該控制系統可重組該多個電池組之間的通訊，該控制系統包含：多個處理器，耦接至該多個電池組，該多個處理器中相鄰兩個之間透過一第一匯流排互相通訊；多個控制器，耦接至該多個電池組，該多個控制器中相鄰兩個之間透過一第二匯流排互相通訊，且該多個處理器透過一第三匯流排與該多個控制器通訊；以及一監控單元，監控該多個處理器之間的通訊和該多個控制器之間的通訊，該監控單元檢測該第一匯流排上的多個通訊問題，並可重組該多個處理器之間的多個通訊路線以及該多個控制器之間的一通訊路線。
本發明進一步提供一種通訊系統的自我診斷方法，包含：從一中央單元發出一資訊至彼此串聯的多個處理器；將該資訊從該多個處理器中處於一頂端位置的一個自上而下地傳送到該中央單元；將由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的該資訊進行比較；以及當由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的該資訊不同時，指示出現一通訊問題。
本發明進一步提供一種通訊系統的重組方法，其中，該通訊系統包含串聯多個處理器之間通訊的一第一組路徑，串聯多個控制器之間通訊的一第二組路徑，以及該多個處理器中的一個與該多個控制器中的一個之間通訊的一第三組路徑，其中，該方法包含：診斷該通訊系統；確認該第一組路徑和該第二組路徑中的一個不在一工作狀態；重組該通訊系統；以及啟動該第三組路徑中三分之二的路徑，該三分之二的路徑與該不在工作狀態的路徑的兩端耦接。
採用本發明多個電池組的控制系統及通訊系統的自我診斷/重組方法可提供冗餘通訊，即使線路中出現中斷點，通訊仍可正常進行，且能夠對中斷點的通訊問題執行自行診斷。
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。
另外，為了更好的說明本發明，在下文的具體實施方式中給出了眾多的具體細節。本領域技術人員將理解，沒有這些具體細節，本發明同樣可以實施。在另外一些實施例中，對於大家熟知的方法、流程、元件和電路未作詳細描述，以便於凸顯本發明的主旨。
圖1為本發明一實施例的電池堆102的控制系統100，其中，控制系統100具有可靈活運用的匯流排結構。如圖1所示，電池堆102包含多個串聯的電池模組或電池組102a、...、102(k-1)和102k，以對一電子設備提供一高壓電能，電子設備可以例如是電動汽車或混合動力電動汽車中的一逆變器或一電動機。電池組中的電池單元可以是例如是鋰離子電池、鎳氫電池，鉛酸電池、燃料單元或超級電容等。
多個處理器(P3 )104a、...、104(k-1)和104k分別與多個電池組102a、...、102(k-1)和102k耦接。每個處理器104a、...、104(k-1)和104k包含一個與電池組102a、...、102(k-1)和102k中的各個電池單元耦接的多個類比數位轉換器(簡稱ADC，圖中未顯示)。處理器104a、...、104(k-1)和104k可透過ADC監控電池組102a、...、102(k-1)和102k中每個電池單元的電壓和溫度。
多個主動平衡控制器(ABC)106a、...、106(k-1)和106k分別與多個電池組102a、...、102(k-1)和102k耦接。在操作過程中，尤其是在放電過程中，主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k可透過一電感將能量從一個或多個電池單元傳送到電量最低的電池單元。每個主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k進一步包含一個獨立的橫向匯流排(LBUS)110a、...、110(k-1)或110k。每個處理器104a、...、104(k-1)和104k進一步分別包含一個獨立的橫向匯流排(LBUS)108a、...、108(k-1)或108k。主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k分別與處理器104a、...、104(k-1)和104k的橫向匯流排108a、...、108(k-1)或108k耦接以彼此進行通訊，主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k以及處理器104a、...、104(k-1)和104k的橫向匯流排108a、...、108(k-1)或108k可為一互補金屬氧化物半導體(CMOS)邏輯電路，並構成一汲極開路結構，以透過一上拉電阻，來驅動輸入/輸出電路為邏輯低和邏輯高(未圖示)。
每個處理器104a、...、104(k-1)和104k分別包含一個獨立的垂直底端匯流排(VBUS_B)114a、...、114(k-1)或114k和一個獨立的垂直頂端匯流排(VBUS_T)118a、...、118(k-1)或118k。在相鄰的兩個處理器之間，處於較低位置的處理器的垂直頂端匯流排與處於較高位置的處理器的垂直底端匯流排耦接以彼此進行通訊。以處理器104(k-1)和104k為例，處理器104(k-1)處於較低位置，處理器104k處於較高位置，則處理器104(k-1)的垂直頂端匯流排118(k-1)與處理器104k的垂直底端匯流排114k耦接。
每個主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k分別包含一個獨立的垂直底端匯流排(VBUS_B)116a、...、116(k-1)或116k和一個獨立的垂直頂端匯流排(VBUS_T)120a、...、120(k-1)或120k。在相鄰的兩個主動平衡控制器之間，處於較低位置的主動平衡控制器的垂直頂端匯流排與處於較高位置的主動平衡控制器的垂直底端匯流排耦接以彼此進行通訊。以主動平衡控制器106(k-1)和106k為例，主動平衡控制器106(k-1)處於較低位置，主動平衡控制器106k處於較高位置，則主動平衡控制器106(k-1)的垂直頂端匯流排120(k-1)與主動平衡控制器106k的垂直底端匯流排116k耦接。
控制系統100進一步包含一中央電子控制單元(CECU)150。中央電子控制單元150透過一公共匯流排152與控制系統100中最底端的處理器104a的垂直底端匯流排114a以及控制系統100中最底端的主動平衡控制器106a的垂直底端匯流排116a通訊。
在這個結構的操作過程中，中央電子控制單元150可透過垂直匯流排存取主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k中的任一個。當中央電子控制單元150需要存取一個特定的主動平衡控制器(例如，主動平衡控制器106(k-1))時，中央電子控制單元150將透過公共匯流排152和垂直底端匯流排116a向最底端的主動平衡控制器106a發出多個命令信號。這些命令信號透過主動平衡控制器106a的一內部位準移位電路和一控制邏輯電路(未圖示)旁路到垂直頂端匯流排(VBUS_T)120a。之後，這些命令信號傳送到處於較高位置的主動平衡控制器的垂直底端匯流排。中央電子控制單元150可以相似的傳送方式存取所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。當主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k收到命令信號時，有兩種模式回應來自中央電子控制單元150的控制信號。在一種模式下，中央電子控制單元150要求所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k回應命令信號；在另一種模式下，中央電子控制單元150在命令信號中提供一個明確的位址以指定一個主動平衡控制器回應命令信號。
相似地，中央電子控制單元150透過垂直匯流排存取處理器104a...104(k-1)和104k中的任一個。被監控的處理器的電壓或溫度可以類似方式或途徑傳送到中央電子控制單元150。
主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k以及處理器104a、...、104(k-1)和104k的橫向匯流排108a、...、108(k-1)和108k通常處於一閒置狀態，亦即資料接收狀態(從屬狀態)。當接收到來自中央電子控制單元150的一命令時，主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k以及處理器104a、...、104(k-1)和104k的橫向匯流排108a、...、108(k-1)和108k中的任一個可設定為一主狀態，以使主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k以及處理器104a、...、104(k-1)和104k的橫向匯流排108a、...、108(k-1)和108k中的一個透過橫向匯流排發出命令或資料到相應的從屬設備。例如，當中央電子控制單元150向處理器104a發出一條命令以驅使或指示處理器104a透過橫向匯流排108a和110a向主動平衡控制器106a發出資料時，處理器104a將設定橫向匯流排108a處於主狀態，然後立刻啟動傳送至主動平衡控制器106a的資料傳送。或者，當中央電子控制單元150向主動平衡控制器106a發出一條命令以驅使或指示主動平衡控制器106a透過橫向匯流排108a和110a向處理器104a發出資料時，主動平衡控制器106a設置橫向匯流排110a處於主狀態，然後啟動傳送至處理器104a的資料傳送。
在另一實施例中，當處理器104a、...、104(k-1)和104k或主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k檢測到任何錯誤狀況時，啟動相應的橫向匯流排110a、...、110(k-1)和110k或108a、...、108(k-1)和108k。前述的錯誤狀況包含但不限於看門狗監測超時(watch-dog time out)、被啟動的匯流排線路少於正常數目、錯誤的內部位準移位回饋和匯流排資料完整性檢查錯誤(bus data integrity check error)。例如，被啟動的匯流排線路少於正常數目可包含當匯流排線路包含一條時脈線路(clock line)和一條資料線路時，只有一條線路有狀態切換而另一條一直被鎖在一個特定位準上。此外，如上所述，垂直底端匯流排接收到的信號透過內部位準移位電路和控制邏輯電路傳送到垂直頂端匯流排。如果位準移位電路工作異常，相應的橫向匯流排會被啟動。除此之外，匯流排資料完整性檢查錯誤可以是例如封包錯誤檢查(Packet Error Check，PEC)錯誤或錯誤檢查校正(Error Checking and Correcting，ECC)錯誤。
根據本發明的另一實施例，控制系統100透過垂直頂端和底端匯流排存取所有處理器104a、...、104(k-1)和104k和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。當垂直匯流排中的任一個線路出錯時，相應的橫向匯流排將被啟動，且控制系統100可透過垂直頂端和底端匯流排以及橫向匯流排存取處理器處理器104a、...、104(k-1)和104k以及主動平衡控制器106a、...106(k-1)、和106k中的任一個。例如，當處理器104(k-1)的垂直頂端匯流排118(k-1)出錯時，中央電子控制單元150不能透過處理器104(k-1)的垂直頂端匯流排118(k-1)和處理器104k的垂直底端匯流排114k存取處理器104k。主動平衡控制器106k的橫向匯流排110k和處理器104k的橫向匯流排108k將被啟動。在這種情況下，中央電子控制單元150透過主動平衡控制器106k的橫向匯流排110k和處理器104k的橫向匯流排108k存取處理器104k。即，中央電子控制單元150和處理器104k透過主動平衡控制器106k進行通訊。在這種結構下，本發明的該實施例的控制系統100構成H型匯流排，並提供冗餘通訊(redundancy communication)。
如上所述，本發明前述的實施例的控制系統100可提供冗餘通訊，即使在匯流排線路上有多個中斷點，通訊仍可正常進行。
在這種結構中，控制系統100可提供自我診斷功能，以檢測垂直或橫向匯流排的失效。請參照圖2，圖2所示為本發明一實施例回送的自我診斷的方法流程圖。請同時參照圖1及圖2所示，在自我診斷方法流程圖200的步驟202中，由中央電子控制單元150發出一資訊，並經每個處理器104a、...、104(k-1)和104k到達頂端的處理器104k。在步驟204中，資訊透過頂端的橫向匯流排108k和110k從頂端的處理器104k傳送至頂端的主動平衡控制器106k。在步驟206，資訊經每個處理器104k、104(k-1)、和104a從頂端的主動平衡控制器106k返回到中央電子控制單元150。例如，資訊從頂端處理器104k傳送至底端處理器104a。在步驟208，從中央電子控制單元150發出的資訊與中央電子控制單元150收到的資訊進行比較。如果收到的資訊與發出的資訊不同，轉至步驟210，相同則轉至步驟212。在步驟212中，判定控制系統100工作正常。在步驟210中，資訊經處理器從中央電子控制單元150傳送至診斷處理器，這個診斷處理器比先前的處理器低一級別。在步驟214，資訊透過相應的橫向匯流排從步驟210中的診斷處理器傳送至診斷主動平衡控制器，診斷主動平衡控制器與診斷處理器處於同一級別。在步驟216，資訊透過主動平衡控制器從診斷主動平衡控制器傳送至中央電子控制單元150。在步驟218，從中央電子控制單元150發出的資訊與中央電子控制單元150收到的資訊進行比較。如果收到的資訊與發出的資訊不同，再轉至步驟210，相同則轉至步驟220。在步驟220，判定通訊匯流排、處理器和級別低於診斷處理器的主動平衡控制器與診斷主動平衡控制器工作正常。
根據本發明的其他實施例，可執行與前述的自我診斷方法200相似的過程或步驟，以減少處理器104a、...、104(k-1)和104k和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k中的任一個，以此來判斷某處理器或主動平衡控制器中的某匯流排是否處於工作狀態。
除此之外，控制系統100的結構亦提供可擴充的靈活性。任意的包含相似橫向匯流排並採用相同橫向匯流排協定的電路或整合晶片，例如一個二級保護電路，可與這個過程連結並與中央電子控制單元150通訊。
在這個結構中，控制系統100亦提供一可重組功能，以與處理器104a、...、104(k-1)和104k和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k通訊。請參照圖3，圖3所示為本發明一實施例控制系統100的重組方法流程圖。請同時參照圖1及圖3所示，在步驟302中，由控制系統100的中央電子控制單元150透過垂直頂端匯流排118a、...、118(k-2)和/或118(k-1)和垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和/或114k與處理器104a、...、104(k-1)和104k通訊。在步驟304中，由中央電子控制單元150透過垂直頂端匯流排120a、...、120(k-2)和/或120(k-1)和垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和/或116k與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k通訊。在步驟306中，由中央電子控制單元150檢測並判斷垂直頂端或底端匯流排中是否有異常。中央電子控制單元150在送至主動平衡控制器或處理器的通訊中檢測出異常的一種可能方式是：中央電子控制單元150未從某個特定處理器中收到電池資訊，例如，電壓和溫度。中央電子控制單元150檢測到與主動平衡控制器相關的通訊問題的另一種可能方式是：儘管某個特定電池組收到發自中央電子控制單元150的指令，卻並不調整其負載(未示出)。
如果未檢測到問題，控制系統100返回到步驟302；如果檢測到問題，控制系統100返回到步驟308。在步驟308中，由控制系統100啟動兩條對應異常垂直匯流排的橫向匯流排以重組通訊。如果垂直頂端匯流排異常，與異常的垂直頂端匯流排處於同一級別的橫向匯流排以及比異常的垂直頂端匯流排高一級別的橫向匯流排被啟動。如果垂直底端匯流排異常，與異常的垂直底端匯流排處於同一級別的橫向匯流排以及比異常的垂直底端匯流排低一級別的橫向匯流排被啟動。
請參照圖4，圖4所示為本發明一實施例的控制系統400。圖4所示的控制系統400與圖1所示的控制系統100相似，且相似的部分以相同的編號標示。如圖4所示的控制系統400包含第一組隔離器(ISO1)402a、...、402(k-1)和402k及第二組隔離器(ISO2)404a、...、404(k-1)和404k。第一組隔離器402a、...、402(k-1)和402k包含未在圖中示出的位準移位電路和電壓隔離器，且彼此之間以串聯或層疊的方式耦接。處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k與第一組隔離器402a、...、402(k-1)和402k耦接。如圖4所示，中央電子控制單元150透過隔離器402a、...、402(k-1)和402k和處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k存取所有處理器104a、...、104(k-1)和104k。相似地，第二組隔離器404a、...、404(k-1)和404k包含未在圖中示出的位準移位電路和電壓隔離器，且彼此之間以串聯方式耦接。主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k與第二組隔離器404a、...、404(k-1)和404k耦接。如圖4所示，中央電子控制單元150透過隔離器404a、...、404(k-1)和404k和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k存取所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。
請參照圖5和圖6，圖5和圖6所示為本發明其他實施例的控制系統500和600。圖5和圖6所示的控制系統500和600與圖4所示的控制系統400相似，且相似的部分以相同的編號標示。圖5所示的控制系統500僅包含一組隔離器(ISO)502a、...、502(k-1)和502k，這組隔離器502a、...、502(k-1)和502k與處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k耦接。如圖5所示，中央電子控制單元150透過隔離器502a、...、502(k-1)和502k和處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k存取所有處理器104a、...、104(k-1)和104k。圖6所示的控制系統600僅包含一組隔離器(ISO)604a、...、604(k-1)和604k，這組隔離器604a、...、604(k-1)和604k與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k耦接。如圖6所示，中央電子控制單元150透過隔離器604a、...、604(k-1)和604k和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k存取所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。本發明前述實施例的控制系統500和600構成H型匯流排，並提供冗餘通訊。
請參照圖7，圖7所示為本發明另一實施例的控制系統700。圖7所示的控制系統700與圖1所示的控制系統100相似，且相似的部分以相同的編號標示。圖7所示的控制系統700包含一組隔離器(ISO)702a、...、702(k-1)和702k，且這組隔離器702a、...、702(k-1)和702k與處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k耦接。這組隔離器702a、...、702(k-1)和702k與中央電子控制單元150以星型連接的方式耦接，即每個處理器104a、...、104(k-1)和104k透過匯流排與中央電子控制單元150連接。由於來自處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k的信號存在電壓差異，故需應用隔離器702a、...、702(k-1)和702k。如圖7所示，中央電子控制單元150透過隔離器702a、...、702(k-1)和702k和處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k存取所有處理器104a、...、104(k-1)和104k。中央電子控制單元150與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k之間的通訊透過主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k及垂直頂端匯流排120a、...、120(k-1)和120k。如果某個主動平衡控制器106(i)與和它相鄰的主動平衡控制器106(i+1)之間的通訊中斷，資訊可從另一途徑傳送，即從主動平衡控制器106(i)傳送到相應的處理器104(i)，然後到下一處理器104(i+1)，再到主動平衡控制器106(i+1)。本發明前述實施例的控制系統700構成H型匯流排，並提供冗餘通訊。
請參照圖8，圖8所示為本發明另一實施例的控制系統800。圖8所示的控制系統800與圖7所示的控制系統700相似，且相似的部分以相同的編號標示。該控制系統800包含第一組隔離器(ISO1)802a、...、802(k-2)和802(k-1)，且第一組隔離器802a、...、802(k-2)和802(k-1)與處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k耦接。該控制系統800進一步包含一第二組隔離器(ISO2)804a、...、804(k-1)和804k，且第二組隔離器804a、...、804(k-1)和804k與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k耦接。第一組隔離器802a、...、802(k-2)和802(k-1)之間以一星型連接耦接。第二組隔離器804a、...、804(k-1)和804k之間以一層疊連接耦接。如圖8所示，中央電子控制單元150透過隔離器802a、...、802(k-2)和802(k-1)和處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k存取所有處理器104a、...、104(k-1)和104k。相似地，中央電子控制單元150與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k進行。如果某個主動平衡控制器106(i)與和它相鄰的主動平衡控制器106(i+1)之間的通訊或一隔離器804(i)與和它相鄰的隔離器804(i+1)之間的通訊中斷，資訊可從另一途徑傳送，即從隔離器804(i)傳送到主動平衡控制器106(i)，然後到相應的處理器104(i)，再到下一處理器104(i+1)，再到主動平衡控制器106(i+1)。本發明前述實施例的控制系統800構成H型匯流排，並提供冗餘通訊。
請參照圖9，圖9所示為本發明另一實施例的控制系統900。圖9所示的控制系統900與圖7所示的控制系統700相似，且相似的部分以相同的編號標示。圖9所示的控制系統900包含一組隔離器(ISO)902a、...、902(k-2)和902(k-1)，且這組隔離器902a、...、902(k-2)和902(k-1)與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k耦接。如圖9所示，中央電子控制單元150透過隔離器902a、...、902(k-2)和902(k-1)和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k存取所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。本發明前述實施例的控制系統900構成H型匯流排，並提供冗餘通訊。
請參照圖10，圖10所示為本發明另一實施例的控制系統1000。圖10所示的控制系統1000與圖8所示的控制系統800相似，且相似的部分以相同的編號標示。圖10所示的控制系統1000包含一第一組隔離器(ISO1)1002a、...、1002(k-2)和1002(k-1)，且第一組隔離器1002a、...、1002(k-2)和1002(k-1)與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k耦接。該控制系統800進一步包含一第二組隔離器(ISO2)1004a、...、1004(k-1)和1004k，且第二組隔離器1004a、...、1004(k-1)和1004k與處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k耦接。第一組隔離器...、1002(k-2)和1002(k-1)之間以一星型連接(star connection)耦接。第二組隔離器1004a、...、1004(k-1)和1004k之間以一層疊連接耦接。如圖10所示，中央電子控制單元150透過隔離器1002a、...、1002(k-2)和1002(k-1)和主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k存取所有主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k。本發明前述實施例的控制系統1000構成H型匯流排，並提供冗餘通訊。
請參照圖11，圖11是所示為本發明另一實施例的控制系統1100。圖11所示的控制系統1100與圖8所示的控制系統800相似，且相似的部分以相同的編號標示。圖11所示的控制系統1100包含一第一組隔離器(ISO1)1102a、...、1102(k-2)和1102(k-1)，且第一組隔離器1102a、...、1102(k-2)和1102(k-1)與處理器104a、...、104(k-1)和104k的垂直底端匯流排114a、...、114(k-1)和114k耦接。這控制系統1100進一步包含一第二組隔離器(IS O2)1104a、...、1104(k-1)和1104k，且第二組隔離器1104a、...、1104(k-1)和1104k與主動平衡控制器106a、...、106(k-1)和106k的垂直底端匯流排116a、...、116(k-1)和116k耦接。第一組隔離器1102a、...、1102(k-2)和1102(k-1)之間及第二組隔離器1104a、...、1104(k-1)和1104k之間均以星型連接耦接。第二組隔離器1004a...、1104(k-1)和1104k之間以星型連接耦接。本發明前述實施例的控制系統1100構成一H型匯流排，並提供冗餘通訊。
上文具體實施方式和附圖僅為本發明之常用實施例。顯然，在不脫離申請專利範圍所界定的本發明精神和發明範圍的前提下可以有各種增補、修改和替換。本領域技術人員應該理解，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、元件、元件及其它方面有所變化。因此，在此披露之實施例僅說明而非限制，本發明之範圍由後附申請專利範圍及其合法等同物界定，而不限於此前之描述。
100、400~1100．．．控制系統
102．．．電池堆
102a．．．電池組
102k．．．電池組
102(k-1)．．．電池組
104a．．．處理器
104k．．．處理器
104(k-1)．．．處理器
106a．．．主動平衡控制器
106k．．．主動平衡控制器
106(k-1)．．．主動平衡控制器
108a．．．橫向匯流排
108k．．．橫向匯流排
108(k-1)．．．橫向匯流排
110a．．．橫向匯流排
110k．．．橫向匯流排
110(k-1)．．．橫向匯流排
114a．．．垂直底端匯流排
114k．．．垂直底端匯流排
114(k-1)．．．垂直底端匯流排
116k．．．垂直底端匯流排
116(k-1)．．．垂直底端匯流排
116a．．．垂直底端匯流排
118a．．．垂直頂端匯流排
118k．．．垂直頂端匯流排
118(k-1)．．．垂直頂端匯流排
120a．．．垂直頂端匯流排
120k．．．垂直頂端匯流排
120(k-1)．．．垂直頂端匯流排
150．．．中央電子控制單元
152．．．公共匯流排
200~300．．．流程圖
202~220．．．步驟
302~308．．．步驟
402a．．．第一組隔離器
402k．．．第一組隔離器
402(k-1)．．．第一組隔離器
404a．．．第二組隔離器
404k．．．第二組隔離器
404(k-1)．．．第二組隔離器
502a．．．隔離器
502k．．．隔離器
502(k-1)．．．隔離器
602a．．．隔離器
602k．．．隔離器
602(k-1)．．．隔離器
702a．．．隔離器
702(k-2)．．．隔離器
702(k-1)．．．隔離器
802a．．．第一組隔離器
802(k-1)．．．第一組隔離器
802(k-2)．．．第一組隔離器
804a．．．第二組隔離器
804k．．．第二組隔離器
804(k-1)．．．第二組隔離器
902a．．．隔離器
902(k-1)．．．隔離器
902(k-2)．．．隔離器
1002a．．．第一組隔離器
1002(k-1)．．．第一組隔離器
1002(k-2)．．．第一組隔離器
1004a．．．第二組隔離器
1004(k-1)．．．第二組隔離器
1004(k-2)．．．第二組隔離器
1104a．．．第一組隔離器
1102(k-1)．．．第一組隔離器
1102(k-2)．．．第一組隔離器
1104a．．．第二組隔離器
1104(k-1)．．．第二組隔離器
1104(k-2)．．．第二組隔離器
以下結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案進行詳細的說明，以使本發明的特性和優點更為明顯。
圖1所示為本發明一實施例電池組的控制系統；
圖2所示為本發明一實施例回送自我診斷方法流程圖；
圖3所示為本發明一實施例控制系統的重組方法流程圖；
圖4所示為本發明另一實施例帶有兩組隔離器的控制系統；
圖5所示為本發明又一實施例帶有一組隔離器的控制系統；
圖6所示為本發明再一實施例帶有一組隔離器的控制系統；
圖7所示為本發明又一實施例帶有一組星型連接的隔離器的控制系統；
圖8所示為本發明又一實施例帶有一組星型連接的隔離器以及一組層疊連接的隔離器的控制系統；
圖9所示為本發明又一實施例的控制系統；
圖10所示為本發明又一實施例帶有一組星型連接的隔離器以及一組層疊連接的隔離器的控制系統；以及
圖11所示為本發明又一實施例帶有兩組星型連接的隔離器的控制系統。
100．．．控制系統
102．．．電池堆
102a．．．電池組
102k．．．電池組
102(k-1)．．．電池組
104a．．．處理器
104k．．．處理器
104(k-1)．．．處理器
106a．．．主動平衡控制器
106k．．．主動平衡控制器
106(k-1)．．．主動平衡控制器
108a．．．橫向匯流排
108k．．．橫向匯流排
108(k-1)．．．橫向匯流排
110a．．．橫向匯流排
110k．．．橫向匯流排
110(k-1)．．．橫向匯流排
114a．．．垂直底端匯流排
114k．．．垂直底端匯流排
114(k-1)．．．垂直底端匯流排
116k．．．垂直底端匯流排
116(k-1)．．．垂直底端匯流排
116a．．．垂直底端匯流排
118a．．．垂直頂端匯流排
118k．．．垂直頂端匯流排
118(k-1)．．．垂直頂端匯流排
120a．．．垂直頂端匯流排
120k．．．垂直頂端匯流排
120(k-1)．．．垂直頂端匯流排
150．．．中央電子控制單元
152．．．公共匯流排

Claims (19)

  1. 一種多個電池組的控制系統，該多個電池組中的每一個包含多個串聯的電池單元，該控制系統可重組該多個電池組之間的通訊，該控制系統包含：多個處理器，分別耦接至該多個電池組，該多個處理器中的相鄰兩個處理器之間透過一第一匯流排互相通訊；多個控制器，分別耦接至該多個電池組，該多個控制器中的相鄰兩個控制器之間透過一第二匯流排互相通訊，且該多個處理器中的一個處理器能夠透過一第三匯流排與該多個控制器中的一個控制器通訊；以及一監控單元，監控該多個處理器之間的通訊和該多個控制器之間的通訊，且能夠在檢測該第一匯流排和/或該第二匯流排上的多個通訊問題的情況下，透過啟動該第三匯流排來重組該多個處理器之間的至少一個通訊路線以及該多個控制器之間的至少一個通訊路線。
  2. 如申請專利範圍第1項的控制系統，進一步包含：一中央電子控制單元，耦接至該多個處理器中相對位置最低的一個和該多個控制器中相對位置最低的一個，以控制該多個處理器和該多個控制器。
  3. 如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，該多個處理器中的每一個包含一類比數位轉換器，耦接至該多個電池組以監控該多個電池組的至少一個狀態。
  4. 如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，該多個控制器為多個主動平衡控制器，且該多個主動平衡控制 器中的每一個分別耦接該多個電池組。
  5. 如申請專利範圍第1項的控制系統，進一步包含：一第一組隔離器，與該多個處理器耦接，且該多個處理器中的相鄰兩個處理器之間透過該第一組隔離器中的一個互相通訊。
  6. 如申請專利範圍第5項的控制系統，進一步包含：一第二組隔離器，與該多個控制器耦接，且該多個控制器中的相鄰兩個控制器之間透過該第二組隔離器中的一個互相通訊。
  7. 如申請專利範圍第5項的控制系統，其中，該第一組隔離器之間以一星型連接耦接。
  8. 如申請專利範圍第5項的控制系統，其中，該第一組隔離器之間以一層疊連接耦接。
  9. 如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，該多個處理器中的每一個包含多個頂端匯流排和多個底端匯流排，其中，該相鄰兩個處理器中處於相對較高位置的處理器的該底端匯流排和處於相對較低位置的處理器的該頂端匯流排互相耦接以形成該第一匯流排。
  10. 如申請專利範圍第1項的控制系統，其中，該多個控制器的每一個包含多個頂端匯流排和多個底端匯流排，其中，該相鄰兩個控制器中處於相對較高位置的控制器的該底端匯流排和處於相對較低位置的控制器的該頂端匯流排互相耦接以形成該第三匯流排。
  11. 一種通訊系統的自我診斷方法，包含：從一中央單元發出一資訊至彼此串聯的多個處理器， 其中，該多個處理器中的相鄰兩個處理器之間透過一第一匯流排互相通訊；將該資訊從該多個處理器中處於一頂端位置的一個自上而下地傳送到該中央單元；將由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的一資訊進行比較；以及當由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的該資訊不同時，指示該第一匯流排出現一通訊問題，並透過啟動一第三匯流排來重組該通訊系統以形成該通訊系統的一旁路，其中，該多個處理器中的一個處理器透過該第三匯流排與多個控制器中的一個控制器通訊，該多個控制器中的相鄰兩個控制器之間透過一第二匯流排互相通訊。
  12. 如申請專利範圍第11項的方法，其中，當出現該通訊問題時，進一步包含：從該中央單元中發出一診斷資訊至該多個處理器中的一診斷處理器；將該診斷資訊從該多個處理器中的該診斷處理器傳送至該中央單元；將從該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的一診斷資訊進行比較；以及當從該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的該診斷資訊相同時，判定相對低於該診斷處理器的一通訊處於一工作狀態。
  13. 如申請專利範圍第12項的方法，進一步包含： 當從該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的該診斷資訊不同時，判定該診斷處理器與一個比該診斷處理器高一級的該處理器之間的一通訊不在該工作狀態。
  14. 一種通訊系統的重組方法，其中，該通訊系統包含串聯多個處理器之間通訊的一第一組路徑、串聯多個控制器之間通訊的一第二組路徑，以及該多個處理器中的一個與該多個控制器中的一個之間通訊的一第三組路徑，其中，該方法包含：診斷該通訊系統；確認該第一組路徑和該第二組路徑中的一個不在一工作狀態；以及透過啟動該第三組路徑中的三分之二的路徑來重組該通訊系統，其中，該三分之二的路徑與不在該工作狀態的路徑的兩端耦接。
  15. 如申請專利範圍第14項的通訊系統的重組方法，進一步包含：透過該第一組路徑從一中央單元發出一資訊至該多個處理器；透過該第三組路徑中的一個將該資訊從該多個處理器中處於一頂端位置的一個處理器傳送至該多個控制器中處於一頂端位置的一個控制器；透過該第二組路徑將該資訊從處於該頂端位置的該控制器傳送至該中央單元； 將由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的一資訊進行比較；如果由該中央單元發出的該資訊與該中央單元收到的一資訊不同時，指示出現一通訊問題。
  16. 如申請專利範圍第15項的方法，其中，當出現該通訊問題時，進一步包含：透過該第一組路徑將該診斷資訊從該中央單元發至該多個處理器中的一診斷處理器；透過該第三組路徑中的一個將該診斷資訊從該多個處理器中的該診斷處理器傳送至該多個控制器中的一診斷控制器；透過該第二組路徑將該診斷資訊從該診斷控制器傳送至該中央單元；將由該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的一診斷資訊進行比較；以及當由該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的該診斷資訊相同時，判定相對低於該診斷處理器和該診斷控制器的一通訊處於一工作狀態。
  17. 如申請專利範圍第16項的方法，其中，當出現該通訊問題時，進一步包含：當由該中央單元發出的該診斷資訊與該中央單元收到的該診斷資訊不同時，判定該診斷處理器與一個比該診斷處理器高一級的該處理器之間的通訊不在該工作狀態，或者判定該診斷控制器與一個比該診斷控制器高一級的該控制器之間的該通訊不在該工作狀態。
  18. 如申請專利範圍第17項的方法，其中，當出現該通訊問題時，在透過啟動該第三組路徑中的三分之二的路徑來重組該通訊系統中，該三分之二的路徑中有一個成為一第三條路徑，以對該診斷處理器和該診斷控制器進行通訊。
  19. 如申請專利範圍第18項的方法，其中，當出現該通訊問題時，在透過啟動該第三組路徑中的三分之二的路徑來重組該通訊系統中，該三分之二的路徑中的另一個成為該第三條路徑，以對比該診斷處理器高一級的該處理器和比該診斷控制器高一級的該控制器進行通訊。
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