減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)和方法。提供一種減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的實例方法，且其包括從微控制器接收與一個或多個電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求，從所述電池單體接收對應于監(jiān)視屬性的信號，根據(jù)所述監(jiān)視屬性計算衍生屬性，將默認數(shù)據(jù)分成多個部分，和根據(jù)至少第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項將所述衍生屬性和所述部分中的一個發(fā)送到所述微控制器。所述默認數(shù)據(jù)可包括電池單體電壓、輔助輸入、堆棧電壓、參考輸出電壓、模擬電壓輸出、模擬電壓輸入、溫度和參考緩沖電壓。所述默認數(shù)據(jù)在與部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中被連續(xù)提供到所述微控制器，其中每個部分對應于在不同時刻測量的所述默認數(shù)據(jù)。
【專利說明】減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請案的交叉參考
[0002]本申請根據(jù)35U.S.C.§ 119(e)要求于2012年11月2日提交的標題為“SYSTEMAND METHOD TO REDUCE DATA HANDLING ONLITHIUM ION BATTERY MONITORS” 的美國臨時申請第61/721，842序列號和于2013年6月18日提交的標題為“SYSTEM AND METH0DT0REDUCE DATA HANDLING ON LITHIUM ION BATTERYM0NIT0RS”的美國臨時申請第61/836，215序列號的優(yōu)先權的權益，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
【技術領域】
[0003]本公開大致涉及電子處理系統(tǒng)的領域，且更特定地涉及減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0004]小型輕量的長時間運行的鋰離子電池的出現(xiàn)已推動了筆記本計算機、手機和其它便攜式設備的市場。鋰離子電池技術也越來越多使用于車中，如以由這種電池供電的電力和汽油提供動力運行的混合動力汽車，和專門以由這種電池產(chǎn)生的電力運行的電動車。電池技術持續(xù)擴大到其它領域，如數(shù)據(jù)中心、制造和工業(yè)應用，其中混合動力管理需要延長電池壽命。在這種電池供電的系統(tǒng)中，電池管理可為重要的,例如用來確保電池系統(tǒng)的適當性能，同時維持能源經(jīng)濟和整體系統(tǒng)性能。智能電池管理系統(tǒng)可加長電池壽命，在其整個壽命期間降低系統(tǒng)成本。電池管理系統(tǒng)控制電池單體的功能和充電。隨著電池單體老化，各個電池單體的存儲容量可能減小。電池管理系統(tǒng)考慮到電池單體的性能和電池壽命而優(yōu)化電池利用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]為了提供對本公開和其特征和優(yōu)點的更完整理解，結合附圖對以下描述進行參考，其中相同參考數(shù)字表示相同部分，其中:
[0006]圖1是根據(jù)一個實施方案的減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)的簡化方框圖；
[0007]圖2是根據(jù)一個實施方案的系統(tǒng)的實例細節(jié)的簡化方框圖；
[0008]圖3是根據(jù)一個實施方案的其它實例細節(jié)的簡化方框圖；
[0009]圖4是圖示系統(tǒng)的實施方案的還有其它細節(jié)的簡化圖；
[0010]圖5是圖示系統(tǒng)的實施方案的還有其它細節(jié)的簡化圖；
[0011]圖6是圖示可與系統(tǒng)的實施方案相關的實例操作的簡化流程圖；和
[0012]圖7是圖示可與系統(tǒng)的實施方案相關的其它實例操作的簡化流程圖。
【具體實施方式】
[0013]提供一種減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的實例方法，且其包括從微控制器接收與一個或多個電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求，從所述電池單體接收對應于監(jiān)視屬性的信號，根據(jù)所述監(jiān)視屬性計算衍生屬性，將默認數(shù)據(jù)分成多個部分，和根據(jù)至少第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項將衍生屬性和默認數(shù)據(jù)的部分中的一個的第一集合發(fā)送到微控制器。可將實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)在與部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中提供到微控制器。
[0014]在特定實施方案中，默認數(shù)據(jù)包括:電池單體電壓、輔助輸入、堆棧電壓、參考輸出電壓(VKEF)、模擬電壓輸出(VKETOUT)、模擬電壓輸入(VKEHN)、電池監(jiān)視器的溫度和參考緩沖電壓(VKEFBUF)。在一些實施方案中，根據(jù)第一計算邏輯選項，第一集合包括以下衍生屬性:最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓，且第二集合包括默認數(shù)據(jù)中的一個。根據(jù)第二計算邏輯選項，第一集合包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個，且第二集合包括默認數(shù)據(jù)中的一個。
[0015]在一些實施方案中，根據(jù)第一計算邏輯選項，所請求的數(shù)據(jù)在四個通道上以兩個64位幀而被提供到微控制器。根據(jù)第二計算邏輯選項，所請求的數(shù)據(jù)在兩個通道上以單個64位幀而被提供到微控制器。
[0016]實例實施方案
[0017]轉向圖1，圖1是減少鋰離子電池監(jiān)視器上的數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)10的簡化方框圖。系統(tǒng)10包括電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)的鏈，其每個都被配置來監(jiān)視電池組14 (I)-14 (N)中預定數(shù)量的電池單體C1至(；。如本文中所使用，術語“電池單體”包括能夠將一些形式的能量改變?yōu)榱硪恍问降脑O備。電池單體的實例包括電化學電池單體(例如，其將化學能改變?yōu)殡娔?、光伏電池單體(例如，其將光能改變?yōu)殡娔?等等。鋰離子電池是電化學電池單體的實例，其中負電極(陽極)和正電極(陰極)材料用作鋰離子(Li+)的宿主。在放電期間鋰離子從陽極移動到陰極且嵌入到陰極中(例如，插入陰極的晶體結構中的空隙中)。在充電期間離子逆轉方向。術語“電池監(jiān)視器”涵蓋任何電子組件(例如，電子電路、集成電路或半導體芯片)、設備或能夠監(jiān)視電池單體C的一個或多個屬性的應用。監(jiān)視的屬性可包括電壓、電荷、溫度、電流、物理完整性和這類其它屬性。
[0018]如所使用的由每個電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)監(jiān)視的電池單體C的數(shù)量(術語C在本文中用于指一般意義上的一個或多個電池單體)范圍可以從I到12個或更多，受到半導體芯片(其上提供特定電池監(jiān)視器)的引腳數(shù)或特定電池監(jiān)視器可處理的電壓范圍所限制。每個電池組14(1)-14(Ν)可包括一起物理地封閉在容器內(nèi)的相同或不同數(shù)量的電池單體C。術語“電池”和“電池組”可在本文中互換使用。電池監(jiān)視器12(1)-12(Ν)可以菊花鏈連接，具有用于鄰近電池監(jiān)視器對之間的數(shù)據(jù)傳遞的適當連接。微控制器16可通過通信通道(如串行外設接口(SPI)兼容的連接)控制電池監(jiān)視器12(1)-12(N)。iCoupler (磁耦合器)18可促進將電池組14⑴-14 (N)和電池監(jiān)視器12⑴-12 (N)從微控制器16和系統(tǒng)10的其它組件隔離。在一些實施方案中，選用的DC/DC轉換器20可為iCouplerl8供電。
[0019]根據(jù)本公開的實施方案，微控制器16可將控制數(shù)據(jù)發(fā)送到電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)，請求與一個或多個電池單體C相關的數(shù)據(jù)。如本文中所使用，術語“控制數(shù)據(jù)”包括指示特定電池單體Ci或電池組14 (I)-14 (N)的地址信息，和/或指示將結合數(shù)據(jù)來進行的操作的控制信息。所請求的數(shù)據(jù)可包括監(jiān)視屬性(例如，由電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)監(jiān)視的電池單體C的屬性)和衍生屬性(例如，從監(jiān)視屬性衍生的屬性)的值。
[0020]監(jiān)視屬性可包括電池單體電壓、輔助輸入(例如，除了電池單體電壓之外的屬性，例如，熱敏電阻終端電阻器輸入)、各自電池監(jiān)視器12(1)-12(N)的溫度和用于在電池監(jiān)視器12(1)-12(N)上進行安全檢查的交叉檢查參數(shù)(如參考輸出電壓(VKEF)、模擬電壓輸出(Veegout)>11?電壓輸入(VKEHN)、電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)的溫度、參考緩沖電壓(VKEFBUF))。從監(jiān)視屬性衍生的衍生屬性可包括堆棧電壓，其包括電池單體電壓的總和、最小電池單體電壓(例如，由特定電池監(jiān)視器監(jiān)視的電池單體電壓的最小值)、最大電池單體電壓(例如，由特定電池監(jiān)視器監(jiān)視的電池單體電壓的最大值)和平均電池單體電壓(由特定電池監(jiān)視器監(jiān)視的電池單體電壓的平均值)。在實施方案的廣泛范疇內(nèi)，可根據(jù)監(jiān)視屬性計算各種其它衍生屬性。
[0021]根據(jù)各種實施方案，電池監(jiān)視器12(1)_12(N)可將所請求數(shù)據(jù)的選定部分發(fā)送到微控制器16。通過發(fā)送所請求數(shù)據(jù)的一部分而不是全部請求的數(shù)據(jù)，可減少與微控制器16通信的數(shù)據(jù)量和微控制器16隨之的數(shù)據(jù)處理需求。因為減少了數(shù)據(jù)處理，微控制器16可具有增加的帶寬來更有效地進行更快的計算和其它功能。
[0022]出于圖示系統(tǒng)10的技術的目的，重要的是理解給定系統(tǒng)(如圖1中所示的架構)的操作。以下基礎信息可看做本公開可根據(jù)其適當解釋的基礎。這些信息僅出于解釋的目的切實地提供，且因而不應解釋為以任何方式限制本公開和其潛在應用的廣泛范疇。
[0023]一般可由從多個制造商(例如，Analog Devices (模擬器件公司)的AD7280A ;Linear Technology (凌力爾特公司)的 LTC6802_1 ；Maxim (美信)的 DS2438 ；TexasInstruments (德州儀器)的bq76PL536 ;等等)可購得的現(xiàn)成的電池監(jiān)視器和微控制器來監(jiān)視和管理混合動力汽車和電動汽車中的鋰離子電池。通常，大多數(shù)電池監(jiān)視器含有用于對如混合動力汽車、電池備用應用和電動工具中使用的堆棧鋰離子電池進行通用監(jiān)視的功能。電池管理系統(tǒng)可從電池監(jiān)視器接收電池單體屬性的測量值并進行各種功能，如監(jiān)視電池組內(nèi)的各個電池單體的狀況；將電池單體維持在其操作限度內(nèi)；保護電池單體免受超差狀況；在不受控狀況、失去通信或濫用的情況下提供“故障保護”機制；在緊急情況下隔離電池；補償電池鏈內(nèi)的電池單體參數(shù)上的任何失衡；提供關于電池充電狀態(tài)(SOC)的信息(例如，油量表);提供關于電池健康狀態(tài)(SOH)的信息；提供驅動器顯示和警報的信息；預測電池中剩余電量的可能范圍；從有關的汽車系統(tǒng)接受并實施控制指令；等等。
[0024]電池管理系統(tǒng)包括電池監(jiān)視單元(包括一個或多個監(jiān)視電池監(jiān)視器)，其主要功能是數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和控制。來自電池監(jiān)視單元的監(jiān)視數(shù)據(jù)被饋送到電池管理系統(tǒng)中的微控制器。微控制器分析所述數(shù)據(jù)并提取對于電池保護和充電狀態(tài)確定的信息。一些分析的信息還可以被傳送到控制器局域網(wǎng)(CAN)總線(允許微控制器和設備(如電池發(fā)電機)在汽車內(nèi)在無主計算機的情況下彼此通信的汽車總線標準)。
[0025]為了降低成本，代替并行監(jiān)視每個電池單體，典型的電池監(jiān)視器可合并多路復用架構，其依次將來自每個電池單體的電壓切換到單個模擬或數(shù)字輸出線?？赏ㄟ^減少模擬控制和/或數(shù)字取樣電路的數(shù)量并將組件數(shù)保持到最少而實現(xiàn)成本節(jié)省。多路復用器中的高速切換機制將輸出線切換到每個電池單體使得電池單體可連續(xù)被監(jiān)視。
[0026]可通過將電池監(jiān)視器以適當方式耦合在一起而使用多個電池監(jiān)視器來監(jiān)視多個電池組。在一些系統(tǒng)中，菊花鏈接口允許堆棧若干個電池監(jiān)視器而無需隔離各個設備。鄰近電池監(jiān)視器之間的每個鏈路可支持以串行和/或并行的方式雙向傳遞監(jiān)視和控制數(shù)據(jù)。例如，由電池監(jiān)視器m產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可向下傳遞到電池監(jiān)視器鏈中更接近微控制器的下一個鄰近電池監(jiān)視器m-1。來自微控制器的控制數(shù)據(jù)可在相反方向上傳遞。
[0027]一些電池監(jiān)視器(例如，AD7283)測量12個電池單體并使用24個通道來以十二個64位幀讀回。如本文中所使用，術語“讀回”包括對來自微控制器的數(shù)據(jù)請求的響應。包括32位測量值的典型的24個輸出讀回可對于到微控制器的數(shù)據(jù)通信采用在750kHz下
1.56ms的最大速度。每個讀回的24個值還可以比微控制器進行其功能所需的值更多。假設監(jiān)視8個電池組，總共96個電池單體，在主要通道上讀回的時間可為8.5ms,且在主要通道和次級通道(例如，在系統(tǒng)中提供冗余的通道)兩者上可為14.1ms0
[0028]系統(tǒng)10被配置來提供更數(shù)據(jù)高效的電池管理系統(tǒng)而解決這些問題(和其它問題)。在各種實施方案中，電池監(jiān)視器12(1)-12(N)可配置有一個或多個計算邏輯選項以將所請求數(shù)據(jù)的選定部分提供到微控制器16。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可接收控制數(shù)據(jù)，其包括來自微控制器16的數(shù)據(jù)請求。在一些實施方案中，控制數(shù)據(jù)可指定根據(jù)計算邏輯選項的一個來提供數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可從電池單體C接收對應于監(jiān)視屬性的信號。信號可包括在某一電壓下的電信號，或電流。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可根據(jù)監(jiān)視屬性計算衍生屬性。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可確定將被提供到微控制器16的默認數(shù)據(jù)，并將默認數(shù)據(jù)分成多個部分。
[0029]在一個實施方案中，“默認數(shù)據(jù)”包括由每個電池監(jiān)視器12 (1)-12 (N)監(jiān)視和/或衍生的以下監(jiān)視屬性和衍生屬性:電池單體電壓、輔助輸入、堆棧電壓(即，電池單體電壓的總和)、Veef, Veegin, Veegout, Veefbuf,和電池監(jiān)視器的溫度。在實施方案的廣泛范疇內(nèi)，各種其它監(jiān)視和/或衍生屬性(包括多于或少于本文中列出的屬性數(shù)量)可包括在默認數(shù)據(jù)中。
[0030]電池監(jiān)視器12(1)_12(N)可根據(jù)計算邏輯選項將衍生屬性和默認數(shù)據(jù)的部分中的一個發(fā)送到微控制器。默認數(shù)據(jù)可以在與部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中一次一個部分地連續(xù)提供到微控制器16。在實例實施方案中，計算邏輯選項可包括第一計算邏輯選項和第二計算邏輯選項。在一些實施方案中，還可以提供默認計算邏輯選項，其中可在單個讀回中將實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)提供到微控制器16。
[0031]根據(jù)第一計算邏輯選項，衍生屬性可包括:最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓；默認數(shù)據(jù)的部分中的一個(被發(fā)送到微控制器16)可包括默認數(shù)據(jù)中的一個。根據(jù)第二計算邏輯選項，衍生屬性可包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個；且默認數(shù)據(jù)的部分中的一個(被發(fā)送到微控制器16)可包括默認數(shù)據(jù)中的一個。在實施方案的廣泛范疇內(nèi)，包括監(jiān)視屬性和衍生屬性的部分的各種選擇的各種其它選項可提供到微控制器16。
[0032]例如，電池監(jiān)視器12(1)_12(N)可通過監(jiān)視如由來自微控制器16的適當控制數(shù)據(jù)所指定的電池單體電壓和影響電池單體C的溫度以及其它屬性來監(jiān)視電池組14(1)-14(N)的充電?？刂茢?shù)據(jù)可指定特定選項(例如，第一計算邏輯選項)，根據(jù)所述特定選項來發(fā)送請求數(shù)據(jù)。請求數(shù)據(jù)的一部分，比如SIGNAL (信號)(1，I)可從電池監(jiān)視器12(1)-12(N)通過菊花鏈連接在包括兩個64位幀的四個通道中傳輸?shù)轿⒖刂破?6，其中SIGNAL(1，I)包括{最小電池單體電壓,最大電池單體電壓,平均電池單體電壓和電池單體I的電池單體電壓}。
[0033]基于接收的請求數(shù)據(jù)的部分，微控制器16可嘗試對特定電池單體Ci在特定溫度下已達到預定電壓作出確定。在一些實施方案中，如果無法作出確定，那么可由微控制器16將第二請求發(fā)送到一個或多個電池監(jiān)視器12(1)-12(N)。在其它實施方案中，不論由微控制器16作出的任何確定，都可發(fā)送第二請求。在第二讀回中，請求數(shù)據(jù)的另一部分，t匕如SIGNAL(2，I)可從電池監(jiān)視器12(1)-12(N)通過菊花鏈連接而傳輸?shù)轿⒖刂破?6，其中SIGNAL(2, I)包括{最小電池單體電壓，最大電池單體電壓，平均電池單體電壓和電池單體2的電池單體電壓}，以此類推，直到實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)可在一樣多的讀回中(例如，在24個讀回中可提供24個默認數(shù)據(jù))被提供到微控制器16為止。下一個讀回(例如，讀回25)可輪換以再次開始并且在其后繼續(xù)?；诮邮盏臄?shù)據(jù)，微控制器16可產(chǎn)生指認特定電池單體Ci并指示可應用的電池監(jiān)視器來防止特定電池單體Ci被進一步充電的控制數(shù)據(jù)。
[0034]在實例實施方案中，操作可以按如下的順序發(fā)生:可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第一轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第一測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可在從微控制器16收到第一讀取信號的時間tl讀回SIGNAL(1，1)，其包括{最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓和電池單體I的電池單體電壓}。
[0035]可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第二轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第二測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12(1)-12(N)可在從微控制器16收到第二讀取信號的時間t2讀回信號(2，1)，其包括{最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓和電池單體2的電池單體電壓}。
[0036]可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第三轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第三測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12(1)-12(N)可在從微控制器16收到第三讀取信號的時間t3讀回信號(3，1)，其包括{最小電池單體電壓，最大電池單體電壓，平均電池單體電壓和電池單體3的電池單體電壓}。所述操作可繼續(xù)，直到已轉換和讀取實質(zhì)上所有通道為止。下一個讀回可循環(huán)回到開始(例如，通道I)并在其后繼續(xù)。因此，對于任何一個轉換(例如，轉換來自微控制器16的信號)，讀回可包括完整的衍生數(shù)據(jù)集(例如，其包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓)，和在任何特定時刻測量的默認數(shù)據(jù)的一個部分(例如，特定電池單體的電池單體電壓)。
[0037]在另一實例中，根據(jù)第二計算邏輯選項，數(shù)據(jù)的一部分，比如SIGNAL(1，2)可從電池監(jiān)視器12(1)-12(N)通過菊花鏈連接在包括一個64位幀的兩個通道中傳輸?shù)轿⒖刂破?6，其中SIGNAL(1, 2)包括{最小電池單體電壓,最大電池單體電壓,平均電池單體電壓}中的一個和另一個默認數(shù)據(jù)。第一輸出通道可提供最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個；第二輸出通道可提供默認數(shù)據(jù)中的一個。在每個讀回時，每個通道可遞增到下一個可用數(shù)據(jù)并繼續(xù)，直到已提供了實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)為止。在一些實施方案中，在每個電池監(jiān)視器12(1)-12(N)中可提供所有三個選項(例如，默認選項、第一計算邏輯選項和第二計算邏輯選項)。微控制器16可根據(jù)默認選項或第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項而請求數(shù)據(jù)。在其它實施方案中，在每個電池監(jiān)視器12(1)_12(N)中僅可提供第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項。
[0038]在實例實施方案中，操作可以按如下的順序發(fā)生:可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第一轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第一測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可在從微控制器16收到第一讀取信號的時間tl讀回SIGNAL(1，2)，其包括{最小電池單體電壓和電池單體I的電池單體電壓}。
[0039]可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第二轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第二測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12(1)-12(N)可在從微控制器16收到第二讀取信號的時間t2讀回SIGNAL (2，2)，其包括{最大電池單體電壓和電池單體2的電池單體電壓}。
[0040]可從微控制器16在電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)處接收第三轉換信號。電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)可轉換實質(zhì)上所有的電池單體、輔助數(shù)據(jù)，等等，并基于第三測量數(shù)據(jù)集而計算衍生數(shù)據(jù)。電池監(jiān)視器12(1)-12(N)可在從微控制器16收到第三讀取信號的時間t3讀回SIGNAL(3，2)，其包括{平均電池單體電壓和電池單體3的電池單體電壓}。所述操作可繼續(xù)，直到已轉換和讀取實質(zhì)上所有通道為止。下一個讀回可循環(huán)回到開始(例如，通道I)并在其后繼續(xù)。因此，對于任何一個轉換(例如，其轉換來自微控制器16的信號)，讀回可包括部分衍生數(shù)據(jù)集(例如，其包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓或平均電池單體電壓)，和在特定時刻測量的默認數(shù)據(jù)的一個部分(例如，特定電池單體的電池單體電壓)。
[0041]根據(jù)系統(tǒng)10的實施方案的電池監(jiān)視器12(1)_12(N)中的芯片上數(shù)據(jù)預處理可消除對讀取每次轉換的轉換結果的需要(例如，節(jié)省約100ms)。芯片上數(shù)據(jù)預處理可提供如由每個電池監(jiān)視器12(1)-12(N)監(jiān)視的最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓?？梢暂^不頻繁地存取來自實質(zhì)上所有的電池單體的以默認數(shù)據(jù)形式的監(jiān)視參數(shù)。系統(tǒng)10的實施方案可減小微控制器16與電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)的鏈之間的通信負載。
[0042]在各種實施方案中，微控制器16和電池管理系統(tǒng)的剩余部分可具有來自交叉檢查的結果，其可用于驗證電池監(jiān)視器12(1)-12(N)在默認數(shù)據(jù)的實質(zhì)上所有轉換中的至少一個上正常運作。例如，溫度可被監(jiān)視且電池單體電壓可被檢查以確定其是否處在最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓的限度內(nèi)。
[0043]此外，其它變化可包括例如將請求數(shù)據(jù)以三個64位幀提供到微控制器16，帶回更多通道(或監(jiān)視屬性和衍生屬性)，同時對比于發(fā)送所有默認數(shù)據(jù)仍然減少通信帶寬和數(shù)據(jù)處理。在其它實施方案中，可能的預處理數(shù)據(jù)讀取模式可使用一個寫入命令來存取選項，然后跟進從菊花鏈中的其它電池監(jiān)視器讀取。還有其它變化也可涵蓋在實施方案的廣泛范疇內(nèi)。
[0044]轉向系統(tǒng)10的基礎結構，圖1的元件可通過利用為電子通信提供可行通路的任何適當連接(有線或無線)的一個或多個接口而彼此耦合。另外，這些元件中的任何一個或多個可基于特定配置需要而被組合或從架構移除。在各種實施方案中，圖1的元件可在為電子通信提供可行通路的一個或多個印刷電路板上彼此耦合。在其它實施方案中，圖1的一些元件(例如，電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)、微控制器16)可在容納于共同電子封裝內(nèi)的多芯片模塊中彼此耦合。在還有其它實施方案中，圖1的一些元件可提供在相同半導體芯片內(nèi)(例如，片上系統(tǒng)配置中)。
[0045]在各種實施方案中，每個電池組14(I)-14(N)可各包括若干個(例如，12個)鋰離子(或等效)電池單體。每個鋰離子電池單體可包括由多孔膜(分離器)分離的陽極和陰極的交替層。適當電解質(zhì)(例如，由有機溶劑和溶解的鋰鹽組成)可為鋰離子傳輸提供介質(zhì)。可通過堆棧電極的交替層，或通過將長條電極卷繞成“凝膠卷”配置或任何其它適當配置而構造每個電池單體。電極堆?；蚓砜刹迦氲接脡|片密封的硬殼中(例如，常見的商用圓筒形電池單體中)、激光焊接的硬殼中，或圍封在具有熱密封接縫的鋁箔袋中(通常稱為鋰離子聚合物電池單體)。多種安全機構(例如，充電中斷設備和正溫度系數(shù)開關)也可以包括在每個電池單體中。電池單體可在電池組14(I)-14(N)內(nèi)適當?shù)卮?lián)(和/或并聯(lián))連接。
[0046]iCouplerl8可提供電流隔離、阻斷電流以防在電池監(jiān)視器12(1)_12(N)與微控制器16之間流動，同時允許數(shù)據(jù)無阻礙地傳送。隔離可用于防止在具有多重接地通路的任何系統(tǒng)中都可能發(fā)生的由線路電涌或接地回路引起的高電壓或電流。在一些實施方案中，iCouplerlS可包括基于芯片級變壓器的磁耦合器。變壓器主要側上的電路可將輸入邏輯轉換編碼成Ins的脈沖，其可接著通過變壓器耦合；次級側上的電路可檢測所述脈沖并重新創(chuàng)建輸入信號。在這種基于變壓器的iCouplerlS中，可能不需要選用的DC/DC轉換器20。
[0047]在其它實施方案中，iCouplerl8可包括光耦合器，其包括發(fā)光二極管(LED)和其它光敏組件。這些實施方案中的iCouplerl8可包括將電輸入信號轉換成光的光源(發(fā)射器)，封閉光學通道和光傳感器，其檢測入射光并且直接產(chǎn)生電能或調(diào)制流自外部電源的電流。傳感器可以是光敏電阻、光電二極管、光電晶體管、可控硅整流器(SCR)、三端雙向可控硅開關元件或其它適當組件。iCouplerlS可用由輸入電流調(diào)制的光束連接輸入側和輸出偵U。iCouplerlS可將輸入信號轉化成光、將其越過光學通道而發(fā)送、捕獲輸出側上的光并將其轉化回成電信號。在這種實施方案中，DC/DC轉換器20可由iCoupler使用來進行其功倉泛。
[0048]根據(jù)各種實施方案,微控制器16可包括在較大電池管理系統(tǒng)(未不出)內(nèi)，與其通過CAN總線而通信。電池管理系統(tǒng)可使用監(jiān)視的電池狀態(tài)值(如電壓、溫度，等等)來決定和采取措施，如請求電池發(fā)電機給一個或多個電池充電、與緊急關閉子系統(tǒng)通信，等等。圖1中圖示的集中式拓撲僅出于舉例的目的，且并非限制。在集中式拓撲中，微控制器16作為中央命令，控制所有電池監(jiān)視器12(1)-12(N)。在其它實施方案中，拓撲可包括分布式方法，其中單獨的微控制器控制每個電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)。在還有其它實施方案中，可使用包括集中式和分布式方法的模塊化拓撲，其中若干個微控制器管理若干個電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)。在實施方案的廣泛范疇內(nèi)，本文中描述的操作可沿用于分布式拓撲和模塊化拓撲。
[0049]轉向圖2，圖2是圖示根據(jù)系統(tǒng)10的實施方案的實例電池監(jiān)視器12的實例細節(jié)的簡化方框圖。實例電池監(jiān)視器12包括輸入引腳24 (I) -24 (12)，其被配置來從特定電池組(例如，電池組14 (I))中的電池單體C接收電池單體電壓測量值。輔助引腳26 (I) -26 (6)可被配置來接收輔助輸入。輸入引腳24(1)-24(12)和輔助引腳26⑴-26(2)可耦合到與ADC30通信的多路復用器28。溫度傳感器32可被配置來測量實例電池監(jiān)視器12的溫度。參考塊34可提供實例電池監(jiān)視器12中的參考電壓。時鐘36可按需要對適當?shù)男盘柼幚硖峁r鐘。
[0050]菊花鏈接口 38可被配置來從耦合到菊花鏈中的實例電池監(jiān)視器12的其它電池監(jiān)視器接收信號。菊花鏈接口 38可允許實例電池監(jiān)視器12與直接在其上方和其下方的電池監(jiān)視器通信。菊花鏈接口 38可允許實例電池監(jiān)視器12電連接到微控制器16而無需每個電池監(jiān)視器之間的各個隔離設備。電池單體平衡接口 40可被配置來按需要控制各個電池單體的放電。調(diào)節(jié)器42 (例如，線性差分輸出(LDO)調(diào)節(jié)器)可促進實例電池監(jiān)視器12上的電壓調(diào)節(jié)?？刂七壿?自測試模塊44可被配置來按期望促進ADC30的操作?？刂七壿?自測試模塊44可用于產(chǎn)生ADC輸出代碼(以及其它功能)。因為從多路復用器28的輸入已由ADC30轉換，所以輸出代碼可存儲在適當數(shù)據(jù)寄存器46中。
[0051]在輸入引腳24(1)-24(12)和輔助引腳26(1)-26(6)處接收的輸入的轉換可使用來自微控制器16的適當輸入命令而在實例電池監(jiān)視器12上開始。在一些實施方案中，可通過轉換鄰近模擬輸入24(1)-24(12)與26(1)-26(6)之間的差而測量每個個別電池單體的電池單體電壓。在第一次轉換結束時，實例電池監(jiān)視器12可產(chǎn)生內(nèi)部轉換結束(EOC)信號。內(nèi)部EOC為通過多路復用器28的測量選擇下一電池單體電壓輸入，以此類推直到已轉換了所有選定的電壓和輔助ADC輸入為止。
[0052]在各種實施方案中，多路復用器28可包括高電壓輸入多路復用器和低電壓輸入多路復用器。高電壓多路復用器可允許測量若干個(例如，12個)串聯(lián)連接的電池單體。低電壓多路復用器可提供六個單端ADC輸入，其可結合外部熱敏電阻來使用以測量每個電池單體的溫度。在輔助引腳26(1)-26(6)處監(jiān)視的輔助輸入也可以在應用中用于外部診斷。
[0053]計算邏輯50可包括選項52 (I)(選項0)、52(2)(選項I)和52⑶(選項2)中的一個或多個。在實施方案的廣泛范疇內(nèi)，可提供額外或更少數(shù)量的選項。選項52(1)可表示默認選項，其中可將實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)提供到微控制器16。在一些實施方案中，默認數(shù)據(jù)可包括24個監(jiān)視屬性和衍生屬性，其包括:12個電池單體電壓、6個輔助輸入、堆棧電壓、VEEF> Veegin, Veegout, Veefbuf和實例電池監(jiān)視器12的溫度。24個默認數(shù)據(jù)可根據(jù)選項52 (I)在24個通道上在單個讀回中提供到微控制器16。
[0054]選項52(2)可表示第一計算邏輯選項，其中將最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓和24個默認數(shù)據(jù)中的一個提供到微控制器16，使得24個默認數(shù)據(jù)中的一個在每個讀回中連續(xù)遞增，直到所有24個默認數(shù)據(jù)在24個讀回中都已被提供到微控制器16為止。選項53(3)可表示第二計算邏輯選項，其中兩個通道上的輸出被提供到微控制器16，其中兩個通道中的一個在最小電池單體電壓、最大電池單體電壓與平均電池單體電壓之間以連貫讀回連續(xù)切換；且兩個通道中的另一個在24個默認數(shù)據(jù)之間以連貫讀回連續(xù)切換。
[0055]根據(jù)各種實施方案，計算邏輯50可在存儲在數(shù)據(jù)寄存器46中的監(jiān)視屬性上進行計算，例如用來計算最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓(除了堆棧電壓和其它衍生屬性的計算之外)。計算機邏輯50可提取適當?shù)谋O(jiān)視屬性和衍生屬性以根據(jù)選定的選項52(1)-52(3)通過SPI接口 48而提供到微控制器。在各種實施方案中，微控制器16可在其命令中將選項52(1)-52(3)中的一個指定給實例電池監(jiān)視器12。
[0056]在實例電池監(jiān)視器12的實例設置中，寫入以存取請求的選項52(2)，然后跟進從數(shù)據(jù)寄存器46讀取指示了在500kHz fsclk下1.6ms的時間，與選項52 (I) (B卩，默認選項)對于從菊花鏈中的8個電池監(jiān)視器的I個寄存器讀取而言在500kHz fsclk下的576us，或對于從菊花鏈中的8個電池監(jiān)視器的3個寄存器讀取而言在500kHz fsclk下1.728ms形成對比。選項52(2)將讀回時間減少了 128us。如果更多的預處理數(shù)據(jù)可用，那么對比于僅僅寫入和讀回監(jiān)視屬性而沒有任何額外計算的標準寄存器讀回，可進一步改進效率。
[0057]轉向圖3，圖3是圖示系統(tǒng)10的另一實施方案的實例細節(jié)的簡化方框圖。圖中圖示的實例電池監(jiān)視器12包括次級組件組，用于在主要組件組發(fā)生故障的情況下提供冗余和故障保護選項。例如，實例電池監(jiān)視器12可包括主要輸入引腳24A和次級輸入引腳24B ；主要輔助引腳26A和次級輔助引腳26B ;主要多路復用器28A和次級多路復用器28B ;主要ADC30A和次級ADC30B ;主要參考塊34A和次級參考塊34B ;主要時鐘36A和次級時鐘36B ；主要數(shù)據(jù)寄存器46A和次級數(shù)據(jù)寄存器46B ;等等。計算邏輯50可耦合到主要通路和次級通路兩者以進行本文中描述的操作。例如，當主要通路處于活動狀態(tài)時計算邏輯50可從主要數(shù)據(jù)寄存器46A讀取數(shù)據(jù)；當次級通路處于活動狀態(tài)時計算邏輯50可從次級數(shù)據(jù)寄存器46B讀取數(shù)據(jù)。
[0058]轉向圖4，圖4是圖示在系統(tǒng)10的實施方案中根據(jù)第一計算邏輯選項而將數(shù)據(jù)提供到微控制器16的實例細節(jié)的簡化圖。在表60中，K表示讀回的序號；CK表示最小電池單體電壓(MIN)、最大電池單體電壓(MAX)和平均電池單體電壓(AVERAGE)的計算值；且信號表示24個默認數(shù)據(jù)中的一個(例如，電池單體I的電壓(CELL1)、電池單體2的電壓(CELL2)、…、電池單體12的電壓(CELL12)、堆棧電壓(CELL1+CELL2+…+CELL12)、輔助輸入I (AUX1)、…、輔助輸入6 (AUX6),Veeg (VREG)、來自溫度傳感器的溫度(TEMPSENSOR))。在讀回I (K=I)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括MIN、MAX和AVERAGE的所有三個Ck值，和SIGNAL的第一個值，也就是CELLl。
[0059]在讀回2 (K=2)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括ΜΙΝ、ΜΑΧ和AVERAGE的所有三個(^值，和信號的下一個值，也就是CELL2。在下一連貫讀回3 (K=3)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括ΜΙΝ、ΜΑΧ和AVERAGE的所有三個Ck值，和SIGNAL的下一個值，也就是CELL3，以此類推直到在第24個讀回，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括MIN、MAX和AVERAGE的所有三個Ck值，和SIGNAL的最后一個值，也就是TEMP SENSOR為止。在下一讀回中，K可被重設為1，且提供到微控制器16的數(shù)據(jù)可適當重復。在圖4中描述的實施方案中，因為有24個SIGNAL值(表示24個默認數(shù)據(jù))，所以其在24個讀回之后重復。在其它實施方案中，重復可遵循默認數(shù)據(jù)中的SIGNAL數(shù)量。例如，12個SIGNAL值可在一樣多的讀回中提供到微控制器16。
[0060]轉向圖5，圖5是圖示在系統(tǒng)10的實施方案中根據(jù)第一計算邏輯選項而將輸出提供到微控制器16的實例細節(jié)的簡化圖。在表62中，K表示讀回的序號；CK表示最小電池單體電壓(MIN)、最大電池單體電壓(MAX)和平均電池單體電壓(AVERAGE)的計算值；且信號表示默認數(shù)據(jù)(例如，電池單體I的電壓(CELL1)、電池單體2的電壓(CELL2)、...、電池單體12的電壓(CELL12)、堆棧電壓(CELL1+CELL2+…+CELL12)、輔助輸入I (AUX1)、…、輔助輸入6 (AUX6)、調(diào)節(jié)電壓(VREG)、來自溫度傳感器的溫度(TEMPSENS0R))。在讀回I (K=I)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括MIN的第一個Ck值，和SIGNAL的第一個值，也就是CELLl。
[0061]在讀回2 (K=2)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括MAX的下一個Ck值，和SIGNAL的下一個值，也就是CELL2。在下一連貫讀回3 (K=3)中，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括AVERAGE的下一個Ck值，和SIGNAL的下一個值，也就是CELL3，以此類推直到在第24個讀回，提供到微控制器16的數(shù)據(jù)包括AVERAGE的最后一個(^值，和信號的最后一個值，也就是TEMP SENSOR為止。 在下一讀回中，K可被重設為1，且提供到微控制器16的數(shù)據(jù)可適當重復。根據(jù)所述實施方案，因為有3個Ck值(MIN、MAX、AVERAGE)，所以Ck值在每個第3讀回(例如，在讀回4，讀回7，等等)之后重復；因為有24個SIGNAL值，所以SIGNAL值在每24個讀回之后重復。另一方面，12 (或30或任何其它數(shù)量)個SIGNAL值可在一樣多的讀回中提供到微控制器16。
[0062]轉向圖6，圖6是圖示可與系統(tǒng)10的實施方案相關的實例操作的簡化流程圖。操作100包括102，此處可從微控制器16在實例電池監(jiān)視器12處接收數(shù)據(jù)的請求。請求可對于所請求的數(shù)據(jù)指定計算邏輯選項(例如，選項O、選項1、選項2，等等)。在104，電池監(jiān)視器12可確定在請求中請求的計算邏輯選項。在106，電池監(jiān)視器12可接收表示在所有適當通道上的監(jiān)視屬性的測量值和其它信號(例如，輸入引腳24(1)-24(12);輔助引腳26 (I)-26 (6)，溫度，等等)。
[0063]在108，電池監(jiān)視器12可根據(jù)所請求的選項進行計算。計算可包括根據(jù)監(jiān)視屬性計算衍生屬性、確定將被提供到微控制器16的默認數(shù)據(jù)，和將默認數(shù)據(jù)分成多個部分。在實例實施方案中，每個部分可包括默認數(shù)據(jù)中的一個。在一些實施方案中，可根據(jù)所請求的選項計算衍生屬性。例如，如果所請求的選項是第一計算邏輯選項，那么計算的衍生屬性可包括根據(jù)表60的Ck和SIGNAL值。另一方面，如果所請求的選項是第二計算邏輯選項，那么計算的衍生屬性可包括根據(jù)表62的Ck和SIGNAL值。在其它實施方案中，可計算可從監(jiān)視屬性衍生的實質(zhì)上所有衍生屬性。在一些實施方案中可根據(jù)預定配置來進行默認數(shù)據(jù)的確定。在其它實施方案中，默認數(shù)據(jù)的確定可在來自微控制器16的請求中指定。
[0064]在110，所請求數(shù)據(jù)的一部分可被發(fā)送到微控制器16。在108的計算是根據(jù)選項的實施方案中，發(fā)送到微控制器16的數(shù)據(jù)可包括根據(jù)選項在108處計算的實質(zhì)上所有屬性，連同監(jiān)視屬性。例如，在108根據(jù)第一選項的計算可包括計算最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓。包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓的衍生參數(shù)可連同默認數(shù)據(jù)的一部分在110發(fā)送。在另一實例中，在108根據(jù)第二選項的計算可包括在第一請求下計算最小電池單體電壓。最小電池單體電壓可連同默認數(shù)據(jù)的一部分在110發(fā)送。在下一讀回中，在108的計算可包括計算最大電池單體電壓，其可伴隨默認數(shù)據(jù)的另一部分在110發(fā)送，以此類推。
[0065]在其它實施方案中，其中在108的計算不根據(jù)所述選項時，可根據(jù)選項從計算的屬性和監(jiān)視屬性中選擇發(fā)送到微控制器16的數(shù)據(jù)。例如，在108根據(jù)第二選項的計算可包括計算最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓。僅包括最小電池單體電壓的衍生參數(shù)可連同默認數(shù)據(jù)的一部分在110在第一讀回時發(fā)送。在下一讀回中，最大電池單體電壓可從計算的最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中選擇，且在110發(fā)送到微控制器16，以此類推。在一些實施方案中，從一個或多個電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)的輸出可通過菊花鏈連接而提供到微控制器16。
[0066]轉向圖6，圖6是圖示可與系統(tǒng)10的實施方案相關的其它實例操作的簡化流程圖。操作120包括122，此處K值可被設為或重設為I。在124，可在實例電池監(jiān)視器12處接收對數(shù)據(jù)的請求。在126，電池監(jiān)視器12可接收表示所有適當通道上的監(jiān)視屬性的測量值和其它信號(例如，輸入引腳24 (I) -24 (12);輔助引腳26 (I) -26 (6)，溫度，等等)。在128，電池監(jiān)視器12可計算接收的信號的Ck值。如果由微控制器16請求第一計算邏輯選項，那么根據(jù)表60計算Ck值；如果由微控制器16請求第二計算邏輯選項，那么根據(jù)表62計算Ck值。在130，Ck和SIGNAL值(根據(jù)表60，或62，視情況而定)可被發(fā)送到微控制器16。在132，K值可遞增I。在134，可對K是否大于25進行確定。如果不是，那么操作回到124，且重復直到K達到25為止。當K達到25時，K可在122被重設為1，且操作可在其后重復。
[0067]在上文的實施方案的討論中，電容器、時鐘、分割器、電感器、電阻器、放大器、開關、數(shù)字芯、晶體管和/或其它組件可容易地被代替、取代或以其它方式修改以適應特定電路需求。此外，應注意，使用互補的電子設備、硬件、軟件等等對于實施本公開的教示提供了等同可行的選項。
[0068]在一個實例實施方案中，圖中的電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)和微控制器16耦合到相關電子設備的主板。主板可以是一般的電路板，其可保持電子設備的內(nèi)部電子系統(tǒng)的各種組件且進一步為其它外圍設備提供連接器。更明確而言，主板可提供電連接，系統(tǒng)的其它組件可以通過所述電連接而通信。任何適當?shù)奶幚砥?包括數(shù)字信號處理器、微處理器、配套芯片組，等等)、存儲器元件等等可基于特定配置需要、處理要求、計算機設計等等而適當?shù)伛詈系街靼濉Ｆ渌M件，如外部存儲器、視頻顯示、聲音的控制器，和外圍設備可作為插卡、經(jīng)由電纜而附接到主板，或集成到主板自身當中。
[0069]在另一實例實施方案中，圖中的電池監(jiān)視器12 (I)-12 (N)和微控制器16可嵌入單獨模塊中(例如，具有被配置來進行特定應用或功能的相關組件和電路的設備)或作為插入模塊集成到電子設備的特殊用途的硬件中。應注意，本公開的特定實施方案可容易地包括片上系統(tǒng)(SOC)中央處理單元(CPU)封裝。SOC表示將計算機或其它電子系統(tǒng)的組件集成到單個芯片中的集成電路(1C)。其可含有數(shù)字、模擬、混合信號，和通常的無線電頻率功能:所有這些都可提供在單個芯片襯底上。其它實施方案可包括多芯片模塊(MCM)，其中多個芯片位于單個電子封裝內(nèi)且被配置來通過電子封裝而彼此密切相互作用。在各種其它實施方案中，數(shù)字信號處理功能可在特殊用途集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和其它半導體芯片中的一個或多個硅芯中實施。
[0070]還需注意，本文中概述的所有規(guī)格、尺寸和關系(例如，處理器和存儲器元件、邏輯操作的序號等等)僅出于舉例和教示的目的而提供。這些信息可在不脫離本公開的精神或隨附權利要求的范疇的情況下在很大程度上變化。規(guī)格僅適用于一個非限制性實例，且因而其應被解釋為非限制性的。在前述描述中，已參考特定處理器和/或組件安排來描述了實例實施方案。在不脫離隨附權利要求的范疇的情況下可對這些實施方案作出各種修改和改變。因而，說明書和附圖被看作說明性而非限制性的意義。
[0071]應注意，上文參考圖而描述的活動可應用于涉及信號處理的任何集成電路，例如，依靠同步信號來執(zhí)行專門的軟件程序或算法(其中的一些可與處理數(shù)字化的實時數(shù)據(jù)相關)的集成電路。某些實施方案可涉及多DSP信號處理、浮點處理、信號/控制處理、固定功能處理、微控制器應用等等。在某些環(huán)境下，本文討論的特征可應用于醫(yī)療系統(tǒng)、科學儀器、無線和有線通信、雷達、工業(yè)過程控制、音頻和視頻設施、電流傳感、儀器(其可以是高精度的)和其它基于數(shù)字處理的系統(tǒng)。
[0072]此外，上文討論的某些實施方案可提供于數(shù)字信號處理技術中以用于醫(yī)學成像、病人監(jiān)護、醫(yī)療儀器和家庭醫(yī)療保健。這可包括肺監(jiān)視器、加速計、心率監(jiān)視器、心臟起搏器等等。其它應用可涉及用于安全系統(tǒng)(例如，任何種類的穩(wěn)定控制系統(tǒng)、駕駛輔助系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、信息娛樂和內(nèi)部應用)的汽車技術。此外，(例如，混合動力汽車和電動汽車中的)動力傳動系統(tǒng)可將本文中描述的功能應用于電池監(jiān)視、控制系統(tǒng)、報告控制、維修活動等等中的高精度數(shù)據(jù)轉換產(chǎn)品中。[0073]在還有其它實例情景中，本公開的教示可應用于工業(yè)市場，包括幫助提高生產(chǎn)力、能源效率和可靠性的過程控制系統(tǒng)。在消費應用中，上文討論的電路的教示可用于圖像處理、自動對焦和圖像穩(wěn)定(例如，數(shù)碼相機、攝像機等等)。其它消費應用可包括家庭影院系統(tǒng)的音頻和視頻處理器、DVD刻錄機和高清晰度電視。還有其它消費應用可涉及高級觸摸屏控制器(例如，任何類型的便攜式媒體設備)。因此，這些技術可容易地成為智能手機、平板電腦、安防系統(tǒng)、PC、游戲技術、虛擬現(xiàn)實、模擬訓練等等的一部分。
[0074]在實例實施方案中，本文中概述的活動的至少一些部分可在(例如，提供于非暫時性介質(zhì)中以進行本文中討論的活動的)軟件中實施。在一些實施方案中，一個或多個這些特征可在提供在這些元件外部的硬件中實施，或以任何適當方式整合以實現(xiàn)預期功能。電池監(jiān)視器12⑴-12 (N)和微控制器16可包括可協(xié)調(diào)以實現(xiàn)如本文中概述的操作的軟件(或往復軟件)。在實施方案中，這些元件可包括任何適當算法、硬件、軟件、組件、模塊、邏輯門、集成電路、接口或促進其操作的物體。
[0075]此外，本文中描述和示出的組件還可以包括用于接收、傳輸和/或以其它方式通信數(shù)據(jù)的適當接口。另外，與各種電子元件相關的一些處理器和存儲器元件可移除，或以其它方式整合使得單個處理器和單個存儲器位置負責用于某些活動。在一般意義上，圖中描述的布置可能在其表示形式上更合乎邏輯，而物理架構可包括這些元件的各種排列、組合和/或混合。需注意，可使用無數(shù)可能的設計配置來實現(xiàn)本文概述的操作目標。因而，相關的基礎結構具有無數(shù)取代布置、設計選擇、設備可能性、硬件配置、軟件實施、設施選項等
坐寸ο
[0076]在實例實施方案中，一個或多個存儲器元件(例如，數(shù)據(jù)寄存器46 )可存儲用于本文中描述的操作的數(shù)據(jù)。這包括能夠存儲指令(例如，軟件、邏輯、代碼等等)的存儲器，所述指令被執(zhí)行來實行本說明書中描述的活動。處理器可執(zhí)行與數(shù)據(jù)相關的任何類型的指令來實現(xiàn)本說明書中在此詳述的操作。在一個實例中，(例如，與電池監(jiān)視器12或微控制器16相關的)一個或多個處理器可將元件或條目(例如，數(shù)據(jù))從一個狀態(tài)或情形轉變成另一狀態(tài)或情形。在另一實例中，本文中概述的活動可以固定邏輯或可編程邏輯(例如，由處理器執(zhí)行的軟件/計算機指令)實施，且本文中指認的元件可以是一些類型的可編程處理器、可編程數(shù)字邏輯(例如，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA))、可擦除可編程只讀存儲器(EPR0M)、EEPR0M)、包括數(shù)字邏輯、軟件、代碼、電子指令的ASIC、閃速存儲器、光盤、CD-R0M、DVD_R0M、磁卡或光卡、適合用于存儲電子指令的其它類型的機器可讀介質(zhì)，或其任何適當組合。
[0077]系統(tǒng)10的組件還可以將信息保持在任何適當類型的存儲器(例如，隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、FPGA、EPROM、EEPR0M，等等)、軟件、硬件中，或任何其它適當組件、設備、元件或適當且基于特定需要的物體中。在系統(tǒng)10中被追蹤、發(fā)送、接收或存儲的信息可基于特定需要和實施而提供在任何數(shù)據(jù)庫、寄存器、表、高速緩存、隊列、控制列表或存儲結構中，其所有都可以在任何適當?shù)臅r間段中被引用。本文中討論的任何存儲器實體應被解釋為涵蓋在廣義的術語“存儲器元件”之內(nèi)。類似地，本說明書中描述的任何可能的處理元件、模塊和機器應被解釋為涵蓋在廣義的術語“處理器”之內(nèi)。
[0078]雖然本公開引用微處理器而描述電氣架構，但是本公開預期本文中描述的電氣架構使用于可進行并行操作的任何處理器中，包括數(shù)字信號處理器、微控制器、通用計算機或可進行并行操作的任何其它處理器。實施本文中描述的所有或部分功能的計算機程序邏輯以各種形式體現(xiàn)，包括但絕不限于源代碼形式、計算機可執(zhí)行形式和各種中間形式(例如，由匯編程序、編譯器、鏈接器或定位器產(chǎn)生的形式)。在實例中，源代碼包括以各種編程語言實施的一系列計算機程序指令，如目標代碼、匯編語言或高級語言，如公式轉換語言、C、C++、JAVA或HTML)，以與各種操作系統(tǒng)或操作環(huán)境一起使用。源代碼可定義和使用各種數(shù)據(jù)結構和通信消息。源代碼可以是以計算機可執(zhí)行的形式(例如，經(jīng)由解譯器)，或源代碼(例如，經(jīng)由轉譯器、匯編程序或編譯器)可被轉換成計算機可執(zhí)行的形式。
[0079]計算機程序可永久或非暫時性地以任何形式(例如，源代碼形式、計算機可執(zhí)行的形式或中間形式)被固定在有形存儲介質(zhì)中，如半導體存儲器裝置(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或閃速可編程RAM)、磁存儲器裝置(例如，磁盤或固定磁盤)、光學存儲器裝置(例如，CD-ROM),PC卡(例如，PCMCIA卡)或其它存儲器裝置。計算機程序可以任何形式被固定在可使用任何各種通信技術而傳輸?shù)接嬎銠C的信號中，所述各種通信技術包括但絕不限于模擬技術、數(shù)字技術、光學技術、無線技術(例如，藍牙)、聯(lián)網(wǎng)技術和網(wǎng)絡互連技術。計算機程序可以任何形式作為伴隨打印或電子文檔(例如，緊縮套裝軟件)的可移除存儲介質(zhì)而分派，預裝有計算機系統(tǒng)(例如，在系統(tǒng)ROM或固定磁盤上)，或從服務器或電子布告板通過通信系統(tǒng)(例如，因特網(wǎng)或萬維網(wǎng))而分派。
[0080]實施前文描述的全部或部分功能的硬件邏輯(包括與可編程邏輯設備一起使用的可編程邏輯)可使用傳統(tǒng)的人工方法而設計，或可使用各種工具而設計、捕獲、模擬或電子記錄，所述各種工具如計算機輔助設計(CAD)、硬件描述語言(例如，VHDL或AHDL)或PLD編程語言(例如，PALASM、ABEL或CUPL)。可編程邏輯可永久或非暫時性地固定在有形存儲介質(zhì)中，如半導體存儲器裝置(例如，RAM、ROM、PROM、EEPROM或閃速可編程RAM)、磁存儲器裝置(例如，磁盤或固定磁盤)、光學存儲器裝置(例如，⑶-ROM)或其它存儲器裝置。可編程邏輯可被固定在可使用任何各種通信技術而傳輸?shù)接嬎銠C的信號中，所述各種通信技術包括但絕不限于模擬技術、數(shù)字技術、光學技術、無線技術(例如，藍牙)、聯(lián)網(wǎng)技術和網(wǎng)絡互連技術。可編程邏輯可作為伴隨打印或電子文檔的可移除存儲介質(zhì)而分派(例如，緊縮套裝軟件)，預裝有計算機系統(tǒng)(例如，在系統(tǒng)ROM或固定磁盤上)，或從服務器或電子布告板通過通信系統(tǒng)(例如，因特網(wǎng)或萬維網(wǎng))而分派。當然，本公開的一些實施方案可實施為軟件(例如，計算機程序產(chǎn)品)和硬件兩者的組合。本公開的還有其它實施方案實施為完全硬件或完全軟件。
[0081]應注意，通過本文中提供的許多實例，可描述依照兩個、三個、四個或更多電子元件的相互作用。然而，這僅出于明確性和舉例的目的而完成。應了解，系統(tǒng)可以任何適當方式整合。連同類似的設計替代，圖中任何所圖示的組件、模塊、裝置和元件可以各種可能配置而組合，其所有都明確地在本說明書的廣泛范疇內(nèi)。在某些情況下，可能更容易通過僅引用有限數(shù)量的電子元件來描述給定流程組的一個或多個功能。應了解，圖中的通信系統(tǒng)10和其教示可容易地擴展并且可適應大量組件，以及更復雜/精密的布置和配置。因而，所提供的實例不應限制范疇或約束如可能應用于無數(shù)其它架構的通信系統(tǒng)10的廣泛教示。
[0082]重要的是還應注意，參考前述的圖而描述的操作和步驟僅圖示了可由系統(tǒng)執(zhí)行或在系統(tǒng)內(nèi)執(zhí)行的一些可能的情景。這些操作中的一些可在適當時被刪除或移除，或這些步驟可在不脫離所討論的概念的范疇的情況下在很大程度上被修改或改變。此外，這些操作的時序可在很大程度上改變且仍然實現(xiàn)本公開中所教示的結果。已經(jīng)出于舉例和討論的目的而提供了前述操作流程。由系統(tǒng)提供實質(zhì)的靈活性，其中可在不脫離所討論的概念的教示的情況下提供任何適當?shù)牟贾?、年表、配置和時序機制。
[0083]應注意,在本說明書中，包括在“一個實施方案”、“實例實施方案”、“實施方案”、“另一實施方案”、“一些實施方案”、“各種實施方案”、“其它實施方案”、“替代實施方案”和類似語句中的對各種特征(例如，元件、結構、模塊、組件、步驟、操作、特性等等)的引用意在意味著任何這些特征都可包括在本公開的一個或多個實施方案中，但是可能需要或可能不需要在相同實施方案中組合。此外，詞語“優(yōu)化(optimize)”、“優(yōu)化(optimization)”和有關術語是本領域中指指定結果的速度和/或效率上的改進的術語，且并不意圖指示用于實現(xiàn)指定結果的過程已實現(xiàn)或能夠實現(xiàn)“優(yōu)化”或完美的速度/完美的效率狀態(tài)。
[0084]多種其它改變、取代、變化、變更和修改對于本領域技術人員是確定的，且本公開意在涵蓋所有這些改變、取代、變化、變更和修改，就如落入隨附權利要求的范疇內(nèi)。為了協(xié)助美國專利和商標局(USPTO)以及另外發(fā)表于本申請的任何專利的任何讀者詮釋在此隨附的權利要求， 申請人:希望注意的是， 申請人::(a)除非在特定權利要求中明確使用了詞語“用于…的構件”或“…的步驟”，否則并非意在使隨附權利要求的任何要求援引在本公開的 申請日期:時已經(jīng)存在的35U.S.C.章節(jié)112的段落六(6);和6)并非意在使本說明書中的任何敘述以隨附權利要求中沒有以其它方式反映的任何方式限制本公開。
[0085]其它注意事項、實例和實施
[0086]應注意，上文描述的裝置的所有選用特征還可以關于本文中描述的方法或過程而實施，且實例中的詳情可使用于一個或多個實施方案中的任何地方。在第一實例中，提供一種系統(tǒng)(其可包括任何適當?shù)碾娐贰⒎指钇?、電容器、電阻器、電感器、ADC、DFF、邏輯門、軟件、硬件、鏈路，等等)，其可以是任何類型的計算機的一部分，系統(tǒng)還可以包括耦合到多個電子組件的電路板。系統(tǒng)可包括用于從微控制器接收與一個或多個電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求的構件；用于從電池單體接收對應于監(jiān)視屬性的信號的構件；用于根據(jù)監(jiān)視屬性計算衍生屬性的構件；用于將默認數(shù)據(jù)分成多個部分的構件；和用于將衍生屬性和默認數(shù)據(jù)的部分中的一個根據(jù)至少第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項而發(fā)送到微控制器的構件。一些實施方案可包括用于將實質(zhì)上所有默認數(shù)據(jù)在與所述部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中一次一個部分地連續(xù)提供到微控制器的構件，其中每個部分對應于在不同時刻測量的默認數(shù)據(jù)。
[0087]這些情況(上文)中的“用于…的構件”可包括(但不限于)使用本文中討論的任何適當組件，連同任何適當軟件、電路、集線器、計算機代碼、邏輯、算法、硬件、控制器、接口、鏈路、總線、通信通路等等。在第二實例中，系統(tǒng)包括存儲器，所述存儲器還包括機器可讀指令，當執(zhí)行所述機器可讀指令時導致系統(tǒng)進行上文討論的任何活動。
【權利要求】
1.一種方法，其包括: 從微控制器接收與一個或多個電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求； 從所述電池單體接收對應于監(jiān)視屬性的信號； 根據(jù)所述監(jiān)視屬性計算衍生屬性； 將默認數(shù)據(jù)分成多個部分；和 根據(jù)至少第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項將所述衍生屬性和所述默認數(shù)據(jù)的部分中的一個發(fā)送到所述微控制器。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中將實質(zhì)上所有所述默認數(shù)據(jù)在與所述部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中一次一個部分地連續(xù)提供到所述微控制器，其中每個部分對應于在不同時刻測量的所述默認數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)視屬性包括電池單體電壓、輔助輸入和用于在所述電池監(jiān)視器上進行安全檢查的交叉檢查參數(shù)，且其中所述衍生屬性包括堆棧電壓、最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述交叉檢查參數(shù)包括參考輸出電壓(VKEF)、模擬電壓輸出(Vketout )、模擬電壓輸入(Vkehn)、電池監(jiān)視器的溫度和參考緩沖電壓(Vkefbuf)。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其中所述默認數(shù)據(jù)包括:所述電池單體電壓、所述輔助輸入、所述堆棧電壓、Veef> Veegout> Vkehn、所述電池監(jiān)視器的溫度和VKEFBUF。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第一計算邏輯選項包括:最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓，且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，根據(jù)所述第一計算邏輯選項，所述衍生屬性和所述默認數(shù)據(jù)的所述部分在四個通道上以兩個64位幀提供。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第二計算邏輯選項包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個,且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，根據(jù)所述第二計算邏輯選項，所述衍生屬性和所述默認數(shù)據(jù)的所述部分在兩個通道上以單個64位幀提供。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中來自所述微控制器的所述請求指定至少所述第一計算邏輯選項或所述第二計算邏輯選項。
11.一種在非暫時性介質(zhì)中編碼的邏輯，其包括用于執(zhí)行的代碼，且當由處理器執(zhí)行時可被操作來進行操作，所述操作包括: 從微控制器接收與一個或多個電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求； 從所述電池單體接收對應于監(jiān)視屬性的信號； 根據(jù)所述監(jiān)視屬性計算衍生屬性； 將默認數(shù)據(jù)分成多個部分；和 根據(jù)至少第 一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項將所述衍生屬性和所述默認數(shù)據(jù)的所述部分中的一個發(fā)送到所述微控制器。
12.根據(jù)權利要求11所述的邏輯，其中將實質(zhì)上所有所述默認數(shù)據(jù)在與所述部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中一次一個部分地連續(xù)提供到所述微控制器，其中每個部分對應于在不同時刻測量的所述默認數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權利要求11所述的邏輯，其中所述默認數(shù)據(jù)包括:電池單體電壓、輔助輸入、堆棧電壓、Veef> Veegout> Vkehn、所述電池監(jiān)視器的溫度和VKEFBUF。
14.根據(jù)權利要求11所述的邏輯，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第一計算邏輯選項包括:最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓，且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
15.根據(jù)權利要求11所述的邏輯，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第二計算邏輯選項包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個，且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
16.一種裝置，其包括: 數(shù)據(jù)寄存器，其被配置來存儲數(shù)據(jù)； 模擬數(shù)字轉換器； 多個輸入引腳，其被配置來監(jiān)視一個或多個電池單體的電池單體電壓； 多個輔助引腳，其被配置來監(jiān)視輔助輸入； 多路復用器； 計算邏輯，其配置有至少第一計算邏輯選項和第二計算邏輯選項；和通信通道，其被配置來從微控制器接收數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿⒖刂破?，使得所述集成電路被配置? 從所述微控制器通過所述通信通道接收與所述電池單體相關的數(shù)據(jù)的請求； 在所述輸入引腳和所述輔助引腳上接收對應于監(jiān)視屬性的信號； 根據(jù)所述監(jiān)視屬性計算衍生屬性； 將默認數(shù)據(jù)分成多個部分；和 根據(jù)至少第一計算邏輯選項或第二計算邏輯選項將所述衍生屬性和所述默認數(shù)據(jù)的所述部分中的一個發(fā)送到所述微控制器。
17.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中將實質(zhì)上所有所述默認數(shù)據(jù)在與所述部分的數(shù)量一樣多的連貫讀回中一次一個部分地連續(xù)提供到所述微控制器，其中每個部分對應于在不同時刻測量的所述默認數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中所述默認數(shù)據(jù)包括:電池單體電壓、輔助輸入、堆棧電壓、Veef> Veegout> Vkehn、所述電池監(jiān)視器的溫度和VKEFBUF。
19.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第一計算邏輯選項包括:最小電池單體電壓、最大電池單體電壓、平均電池單體電壓，且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
20.根據(jù)權利要求16所述的裝置，其中所述衍生屬性根據(jù)所述第二計算邏輯選項包括最小電池單體電壓、最大電池單體電壓和平均電池單體電壓中的一個，且所述部分中的一個包括所述默認數(shù)據(jù)中的一個。
【文檔編號】G05B19/042GK103809490SQ201310533748
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2012年11月2日
【發(fā)明者】J·R·高爾博德 申請人:亞德諾半導體技術公司