电池单体监控系统技术方案

提供了一种电池单体监控系统(20)和操作该电池单体监控系统的方法。该系统包括感测线(26)。多个单体感测单元(28)，各自包括具有中心频率并且电连接到感测线的储能电路(30)。单体感测读取器单元(60)电耦合到感测线，并且包括用于向多个单体感测单元输出具有可变的信号频率的射频信号的可变频率射频发生器(62)。单体感测读取器单元随着信号频率的变化测量感测线的阻抗，并确定每个单体感测单元的中心频率。单体感测读取器单元还被配置为基于所确定的中心频率来确定电连接到多个单体感测单元中的一个单体感测单元的每个电池单体的单体电压。

Battery unit monitoring system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电池单体监控系统相关申请的交叉引用本申请要求2017年10月16日提交的美国临时申请序列号62/572,654和2018年10月15日提交的美国技术申请序列号16/159,958的权益。这些申请的全部公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术大体上涉及一种用于具有多个电池单体的电池的电池单体监控系统。本专利技术还涉及一种操作电池单体监控系统的方法。
技术介绍
这部分提供了与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。电池通常用于从便携式电子设备到电动和混合动力车辆的大量不同的应用中。例如，车辆电池包括多个电池单体，并且可以包括电池监控系统。典型的电池监控系统监控总体电池温度、电压和电流，并且有时将监控“模块”水平上的这些参数。模块是以可以针对模块单独测量参数的方式被连接的电池中的多个电池单体的子集。然而，在电池水平或模块水平上的监控没有给出对电池中每个单个单体的性能的最佳了解。当模块或电池中的电池单体的数量较大时，尤其如此。当大量单体的参数组合在一起进行批量测量时，单个单体的微小变化是很难辨别的。因此，仍然需要一种改进的电池单体监控系统。
技术实现思路
该部分提供了本公开的一般概述，并且不是其全部范围或其所有特征和优点的全面公开。本专利技术的一个目的是提供一种解决和克服上述缺点的电池单体监控系统。因此，本公开的一个方面是提供一种用于具有多个电池单体的电池的电池单体监控系统。电池单体监控系统包括感测线和多个单体感测单元，每个单体感测单元包括电连接到多个电池单体中的一个电池单体和感测线的储能电路。每个储能电路具有取决于多个电池单体中的一个的所关心的单体参数的中心频率。电池单体监控系统还包括单体感测读取器单元，其通过感测线电耦合到多个单体感测单元，并且被配置为确定多个单体感测单元中的每一个的储能电路的中心频率，并且因此确定多个电池单体中的每一个的所关心的单体参数。所述多个单体感测单元中的每一个的储能电路包括变容二极管和至少一个电感器，所述变容二极管与所述多个电池单体中的所述一个电池单体电连接，用于根据所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所述所关心的单体参数来提供可变变容二极管电容，所述至少一个电感器与所述多个电池单体中的所述一个电池单体串联连接在所述多个电池单体中的所述一个电池单体和所述变容二极管之间。根据本公开的另一方面，还提供了一种用于电池的电池单体的电池单体监控系统的单体感测单元。所述单体感测单元包括储能电路，该储能电路具有中心频率，并且包括正极电池节点和负极电池节点，所述正极电池节点用于耦合到所述多个电池单体中的一个电池单体的正极端子，所述负极电池节点用于耦合到所述多个电池单体中的所述一个电池单体的负极端子。该储能电路还包括用于耦合到感测线的正极感测节点和具有第一电感的第一电感器，所述第一电感器电连接在所述正极电池端子和所述正极感测节点之间，于阻断交流电和射频信号。此外，储能电路还包括用于耦合到模拟接地的负极感测节点。储能电路还包括变容二极管，所述变容二极管电连接所述负极感测节点和所述正极感测节点，并且与所述电池单体并联，用于根据所述多个电池单体中的所述一个电池单体的单体电压来提供可变变容二极管电容。根据本公开的又一方面，还提供了一种操作电池单体监控系统的方法。该方法开始于步骤：改变电连接到所述多个电池单体中的一个电池单体的多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的储能电路的变容二极管的可变变容二极管电容，所述可变变容二极管电容取决于所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所关心的单体参数。该方法继续步骤：响应于改变所述可变变容二极管电容，改变包括至少一个电感器的所述储能电路的中心频率，所述至少一个电感器与所述多个电池单体中的所述一个电池单体串联连接在所述变容二极管和所述多个电池单体中的所述一个电池单体之间。接下来，该方法包括以下步骤：使用通过感测线电耦合到所述多个单体感测单元的单体感测读取器单元来确定所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路的所述中心频率。该方法结束于步骤：使用所述单体感测读取器单元，基于确定的所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路的所述中心频率来确定所述多个电池单体中的每一个电池单体的所述所关心的单体参数。进一步的应用领域将从本文提供的描述中变得显而易见。
技术实现思路
中的描述和具体示例仅出于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。附图说明在此描述的附图仅用于说明所选择的实施例，而不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。图1示出了根据本公开的方面的电池监控系统；图2示出了根据本公开的方面的图1的电池单体监控系统的单体感测单元；和图3和4示出了操作根据本公开的方面的图1和图2的电池单体监控系统的方法。具体实施方式在以下描述中，阐述细节以提供对本专利技术的理解。在一些情况下，为了不使本公开模糊，没有详细描述或示出某些电路，结构和技术。总的来说，本专利技术涉及一种非常适合在许多应用中使用的类型的电池单体监控系统。将结合一个以上的示例实施例来描述本专利技术的电池单体监控系统及相关联的操作方法。然而，所公开的具体示例实施例仅被提供用于以足够清楚的方式描述本专利技术的概念，特征，优点和目的，以允许本领域技术人员理解和实践本公开。具体地，提供示例实施例以便本公开将是彻底的，并且将向本领域技术人员完全地传达范围。阐述了许多特定细节，例如特定元件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施例的透彻理解。对于本领域技术人员显而易见的是，不需要采用特定的细节，示例实施例可以以许多不同的形式来实现，并且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，不详细描述公知的处理、公知的设备结构和公知的技术。参考附图，其中在几个视图中相同的数字表示相应的部件，用于具有多个电池单体24的电池22的电池单体监控系统20在图1和图2中示出。电池单体监控系统20包括射频(RF)感测线或感测线26。多个单体感测单元28中的每一个都包括储能电路30，该储能电路30具有中心频率并且电连接到感测线26。如图2最佳所示，储能电路30包括用于耦合到多个电池单体24中的一个的正极端子的正极电池节点32和用于耦合到多个电池单体24中的一个的负极端子的负极电池节点34。储能电路30还包括正极感测节点36和具有第一电感的第一电感器38，第一电感器38电连接在电池22的正极端子和正极感测节点36之间，用于阻断交流和射频信号。储能电路30还包括负极感测节点40和具有第二电感的第二电感器42，第二电感器42电连接在电池22的负极端子和负极感测节点40之间，用于阻断交流和射频信号。储能电路30还包括电连接负极感测节点40和正极感测节点36的变容二极管44或电压可变电容器。更详细地，变容二极管44具有电连接到负极感测节点40的变容二极管阳极46和电连接到正极感测节点36的变容二极管阴极48。因此，变容二极管44与电池单体24并联布置，用于根据例如多个电池单体24中的一个的单体电压来提供可变变容二极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于具有多个电池单体的电池的电池单体监控系统，其特征在于，包括：/n感测线；/n多个单体感测单元，每个单体感测单元包括储能电路，所述储能电路电连接到所述多个电池单体中的一个电池单体并电连接到所述感测线、并且具有取决于所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所关心的单体参数的中心频率；/n单体感测读取器单元，所述单体感测读取器单元通过所述感测线电耦合到所述多个单体感测单元，并且被配置为确定所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路的所述中心频率，并且因此确定所述多个电池单体中的每一个电池单体的所述所关心的单体参数；和/n所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路包括变容二极管和至少一个电感器，所述变容二极管与所述多个电池单体中的所述一个电池单体电连接，用于根据所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所述所关心的单体参数来提供可变变容二极管电容，所述至少一个电感器与所述多个电池单体中的所述一个电池单体串联连接在所述多个电池单体中的所述一个电池单体和所述变容二极管之间。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171016 US 62/572,654;20181015 US 16/159,9581.一种用于具有多个电池单体的电池的电池单体监控系统，其特征在于，包括：
感测线；
多个单体感测单元，每个单体感测单元包括储能电路，所述储能电路电连接到所述多个电池单体中的一个电池单体并电连接到所述感测线、并且具有取决于所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所关心的单体参数的中心频率；
单体感测读取器单元，所述单体感测读取器单元通过所述感测线电耦合到所述多个单体感测单元，并且被配置为确定所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路的所述中心频率，并且因此确定所述多个电池单体中的每一个电池单体的所述所关心的单体参数；和
所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的所述储能电路包括变容二极管和至少一个电感器，所述变容二极管与所述多个电池单体中的所述一个电池单体电连接，用于根据所述多个电池单体中的所述一个电池单体的所述所关心的单体参数来提供可变变容二极管电容，所述至少一个电感器与所述多个电池单体中的所述一个电池单体串联连接在所述多个电池单体中的所述一个电池单体和所述变容二极管之间。


2.根据权利要求1所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述单体感测读取器单元包括可变频率射频发生器和阻抗测量单元，所述可变频率射频发生器用于将具有可变的信号频率的射频信号输出到所述多个单体感测单元，所述阻抗测量单元随着所述信号频率的改变而测量所述感测线的阻抗。


3.根据权利要求2所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述单体感测读取器单元被配置为：
基于所测量的所述阻抗来确定所述多个单体感测单元中的每一个单体感测单元的中心频率，以及
基于所确定的所述中心频率来确定所述多个电池单体中的每一个电池单体的单体电压。


4.根据权利要求1所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述储能电路包括耦合到所述感测线的正极感测节点，并且所述至少一个电感器包括具有第一电感的第一电感器，所述第一电感器电连接在所述多个电池单体中的所述一个电池单体的正极电池端子与所述正极感测节点之间，用于阻断交流电和射频信号，并且所述储能电路包括用于耦合到模拟接地的负极感测节点，并且所述至少一个电感器包括具有第二电感的第二电感器，所述第二电感器电连接在所述多个电池单体中的所述一个电池单体的负极电池端子和所述负极感测节点之间，用于阻断交流电和射频信号，并且所述变容二极管电连接所述负极感测节点和所述正极感测节点。


5.根据权利要求4所述的电池单体监控系统，其特征在于，还包括具有第一阻断电容的第一阻断电容器，所述第一阻断电容器电连接在所述正极感测节点和所述感测线之间，用于阻断来自所述电池的直流电。


6.根据权利要求5所述的电池单体监控系统，其特征在于，还包括彼此并联的一对内联电感器，每个内联电感器具有内联电感，并电连接到所述负极感测节点。


7.根据权利要求6所述的电池单体监控系统，其特征在于，还包括具有第二阻断电容的第二阻断电容器，所述第二阻断电容器电连接在所述一对内联电感器和模拟接地之间，用于阻断来自所述电池的直流电。


8.根据权利要求4所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述变容二极管具有电连接到所述负极感测节点的变容二极管阳极和电连接到所述正极感测节点的变容二极管阴极。


9.根据权利要求8所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述储能电路包括并联电容器，所述并联电容器与所述变容二极管并联地电连接在所述变容二极管阳极和所述变容二极管阴极之间。


10.根据权利要求1所述的电池单体监控系统，其特征在于，所述单体感测读取器单元被配置为使用复阻抗测量来感测所述多个电池单体中的所述一个电池单体的多个所关心的单体参数，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德·伦波斯基，杰奎琳·德多，
申请(专利权)人：尼亚布科知识产权控股有限责任公司，艾威尔移动有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US