集成电路和包括其的电池管理系统的制作方法

本发明的一些示例实施例的方面涉及集成电路和包括该集成电路的电池管理系统。

背景技术：

通常，电池管理系统(bms)可用来管理用于环境友好型车辆的高压电池、能量存储装置等。bms可以用于例如确定电池或电池模块是否异常操作，以及控制主电源的输出。例如，bms可以促进和控制多个电池模块之间的电连接，其中几十到几百个电池成组地模块化，串联连接并作为主电源操作。另外，bms可以监视每个电池或电池模块的性能和状况。

bms可以包括用于电池管理的主控制器和多个从控制器。每个从控制器可以包括集成电路，该集成电路包括安装在其中的电压检测电路，例如模拟前端(afe)ic。

afeic可以通过菊花链方法串联连接来彼此通信。由于afeic串联连接，当特定afeic或特定通信路由被外部噪声或物理压力损坏时，主控制器可能无法从afeic接收数据。

另外，当在特定afeic或特定通信路由中发生故障时，可能难以检测整个系统中的哪个部件或组件已经发生故障。

在背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此它可能包含不构成现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一些示例实施例可以解决或减少上述问题和其他问题。一些示例实施例可以包括能够检测故障的电压检测ic或通信路由的集成电路、以及包括该集成电路的电池管理系统。

根据本发明的一些示例实施例，一种电池管理系统包括：多个从控制器，被配置为分别与多个电池模块连接，以产生与各个电池模块相关的电池感测信息；和主控制器，与从控制器中最上面的从控制器连接，其中每个从控制器包括：第一接收器和第一发送器，被配置成与在前从控制器或主控制器通信；以及第二接收器和第二发送器，被配置成与后续从控制器通信，以及每个从控制器被配置为根据通过第一接收器输入的诊断分组的类型将第一接收器与第一发送器或将第二接收器与第二发送器连接。

根据一些示例实施例，诊断分组包括指示所述从控制器之一的第一诊断分组或指示两个从控制器之间的通信路由的第二诊断分组中的至少一个。

根据一些示例实施例，每个从控制器包括：电压检测器，被配置为生成与所连接的电池模块相关的电池感测信息；接口部分，被配置为通过第一接收器、第一发送器、第二接收器和第二发送器执行通信；和控制器，被配置为将测试数据添加到通过第一接收器接收的第一诊断分组中，在第一环回路由中连接第二接收器和第二发送器，将添加有测试数据的第一诊断分组发送到第一环回路由，以及当没有接收到添加了测试数据的第一诊断分组时，或者当通过第一接收器接收到的第一诊断分组中添加的测试数据与包含在通过第一个环回路由接收的第一诊断分组中的测试数据不同时，向第一发送器发送第一错误检查分组。

根据一些示例实施例，控制器被配置为通过连接第一接收器和第一发送器来形成第二环回路由，并且响应于通过第一接收器接收到第二诊断分组，将第二诊断分组发送到第二环回路由。

根据一些示例实施例，控制器被配置为响应于在预定时间段内未通过第二接收器接收到第二诊断分组，将第二错误检查分组发送到第一发送器。

根据一些示例实施例，主控制器被配置为为响应于接收到第一错误检查分组，确定在已经发送了第一错误检查分组的从控制器中发生了缺陷。

根据一些示例实施例，主控制器被配置为响应于接收到第二错误检查分组，确定在已发送第二错误检查分组的从控制器以及该从控制器的后续从控制器之间的通信路由中发生了缺陷。

根据本发明的一些示例实施例，一种集成电路包括：电压检测器，被配置为与至少一个电池单元连接，以检测所述至少一个电池单元的单元电压；接口部分，包括：第一接收器和第一发送器，被配置为与在前集成电路通信，第二接收器和第二发送器，被配置为与后续集成电路通信；和控制器，被配置为根据通过第一接收器输入的诊断分组的类型将第一接收器与第一发送器或将第二接收器与第二发送器连接。

根据一些示例实施例，所述诊断分组包括指示多个集成电路之一的第一诊断分组或指示两个集成电路之间的通信路由的第二诊断分组中的至少一个。

根据一些示例实施例，所述控制器被配置为：将测试数据添加到通过第一接收器接收的第一诊断分组中；在第一环回路由中连接第二接收器和第二发送器；将添加有测试数据的第一诊断分组发送给第一环回路由；和当没有接收到添加有测试数据的第一诊断分组时，或者当通过第一接收器接收的第一诊断分组中添加的测试数据与通过第一环回路由接收的第一诊断分组中包含的测试数据不同时，将第一错误检查分组发送到第一发送器。

根据一些示例实施例，控制器被配置为：在第二环回路由中连接第一接收器和第一发送器；和响应于通过第一接收器接收第二诊断分组，将第二诊断分组发送到第二环回路由。

根据一些示例实施例，控制器被配置为响应于在预定时间段内未通过第二接收器接收到第二诊断分组而将第二错误检查分组发送到第一发送器。

根据本发明的一些示例实施例，可以检测在主控制器和从控制器之间未执行通信时电压检测ic或通信路由中是否发生了故障。

根据本发明的一些示例实施例，在检测到故障之后，可以使用备选通信路由重新执行通信，和/或可以快速修复发生故障的电路部分。

附图说明

图1是示出根据本发明的一些示例实施例的电池管理系统的框图。

图2是示出根据本发明的一些示例实施例的电池管理方法的流程图。

图3示出了根据本发明的一些示例实施例的检测电压检测ic的故障的示例。

图4是示意性地示出根据本发明的一些示例实施例的检测电压检测ic的故障的步骤的流程图，作为电池管理方法的一部分。

图5示出了根据图2的电池管理方法检测通信路由的故障的示例。

图6是示意性地示出根据图2的电池管理方法检测通信路由的故障的步骤的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的一些示例实施例的各方面。

在本说明书中，相同或相似的组件将由相同或相似的附图标记表示，并且可以省略其一些重复描述。

在以下描述中使用的组件的术语“模块”和“单元”仅用于容易地进行说明。因此，这些术语本身并不具有将它们彼此区分开的含义或作用。

此外，在描述本说明书的示例实施例的各方面时，当确定与本发明相关联的公知技术的详细描述可能模糊或分散对本发明的示例实施例的描述时，为简洁起见，可省略这种描述。

另外，提供附图是为了便于更全面地描述和理解本说明书中公开的示例实施例的某些方面，并且附图不应被解释为限制本公开实施例的精神。而是，应该理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本发明包括所有修改、等同物和替换。

包括诸如第一、第二等序数的术语将仅用于描述各种组件，并且不应被解释为限制这些组件。这些术语仅用于区分一个组件与其他组件。

应当理解，当一个组件被称为“连接”或“耦合”到另一个组件时，它可以直接连接或耦合到另一个组件，或者可以在其他组件介于其间的情况下连接或耦合到另一个组件。另一方面，应该理解，当一个组件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个组件时，它被连接或耦合到另一个组件而没有其他组件插入其间。

除非上下文另有明确说明，否则单数形式将包括复数形式。

将进一步理解，本说明书中使用的术语“包括”或“具有”指定所述特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数字、步骤、操作、组件、部件或其组合。

在下文中，将参照附图更详细地描述根据本发明的一些示例实施例的集成电路和电池管理系统。

图1是示出根据本发明的一些示例实施例的电池管理系统的框图。如图1所示，电池管理系统100包括主控制器110和多个从控制器(电压检测ic)120-1、120-2、......和120-n。

主控制器110通常通过使用由电压检测ic120-1、120-2、......和120-n监视的电池模块130-1、130-2、......和130-n的状态信息来控制系统100。从控制器120-1至120-n的数量和电池模块130-1至130-n的数量可以根据电池管理系统100的设计和由电池管理系统100供电的相应电气设备而变化。并且，本发明的实施例不限于图1中所示的数量。

为了控制电池管理系统100，主控制器110包括用于与控制模块112和电压检测ic120-1、120-2、......和120-n通信的通信模块114。

控制模块112通常可以控制主控制器110以便控制系统100。例如，控制模块112发送包括电压检测ic120-1、120-2，......和120-n的地址信息和命令信息的控制信息到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n，响应于控制信息接收从电压检测ic120-1、120-2、......和120-n发送的与电池模块130-1、130-2、......和130-n相关的感测信息(例如，电池感测信息)，并通过使用感测信息控制系统100。

控制模块112使用通信模块114与电压检测ic120-1、120-2、......和120-n通信。控制模块112可以包括用于与通信模块114通信的端子m_tx和m_rx。

通信模块114用于促进控制模块112与电压检测ic120-1、120-2、......和120-n之间的通信，传送从控制模块112发送的控制信息到电压检测ic120-1、120-2、...和120-n，并传送从电压检测ic120-1、120-2、...120-n发送的电池感测信息到控制模块112。

根据一些实施例，通信模块114可以被实现为通过使用异步差分信号对从控制模块112发送的控制信息进行编码，并且对从电压检测ic120-1、120-2、......和120-n发送的电池感测信息进行解码。

通信模块114可以直接与最靠近主控制器110的电压检测ic(最上面的从控制器)120-1连接。通信模块114可以包括：用于与控制模块112通信的第一端子rx1和tx1以及用于与电压检测ic120-1、120-2、......和120-n通信的第二端子tx2和rx2。

电压检测ic120-1、120-2、......和120-n在以菊花链结构连接的状态下与主控制器110通信。电压检测ic120-1、120-2、......和120-n分别与电池模块130-1、130-2、......和130-n连接。

电压检测ic120-1、120-2、......和120-n响应于产生电池感测信息的主控制器110的请求检测电池模块130-1、130-2、......和130-n，并将产生的电池感测信息传送到主控制器110。

电压检测ic120-1、120-2、......和120-n可以感测电池模块130-1、130-2、......和130-n的电池单元状态，以感测电池的单元电压、单元平衡、单元温度和冷却状态。

电压检测ic120-1、120-2、......和120-n中的每一个包括用于与前一部分(或在前电压检测ic)通信的端子和用于与后面部分(或后续的电压检测ic)通信的端子。

例如，电压检测ic120-1可以包括用于与位于前级中的主控制器110通信的第一端子rx1和tx1以及用于与位于后(或后续)级中的电压检测ic120-2通信的第二端子tx2和rx2。

作为另一示例，电压检测ic120-n可包括：用于与位于前级中的电压检测ic通信的第一端子rx1和tx1和与其连接的第二端子tx2和rx2，以形成到主控制器110的路由。

这里，“tx”表示输出端子，“rx”表示输入端子，“1”表示与位于前级(在前部分)的部分通信的端子，“2”表示用于与位于后级(随后部分或后续部分)的部分通信的端子。

输出端子和输入端子可以被单独配置用于与在前部分通信，并且输出端子和输入端子可以被配置为一个输入和输出端子。类似地，输出端子和输入端子可以被单独配置用于与随后部分(或后续部分)通信，并且输出端子和输入端子可以被配置为一个输入和输出端子

当用于与在前部分通信的输出端子和输入端子被配置为一个输入和输出端子时，电压检测ic120-1、120-2、......和120-n中的每一个可以通过一个输入和输出端子双向地与在前部分通信。当用于与随后部分通信的输出端子和输入端子被配置为一个输入和输出端子时，电压检测ic120-1、120-2、......和120-n中的每一个可以与通过一个输入和输出端子双向地与随后部分通信。

另外，可以根据通信方向不同地分析前级和后级(或后续级)。然而，在本示例实施例中，基于主控制器110的通信模块114，将位置更靠近通信模块114的部分称为在前部分，并且将位置更远离通信模块114的部分称为随后部分。

从主控制器110传输到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n，并从电压检测ic120-1,120-2，...传输到主控制器110的数据被通过两条路由(连接tx2和rx1)中的第一条路由，从主控制器110依次发送到电压检测ic120-1到电压检测ic120-n。另外，从主控制器110发送到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n的数据通过通过两条路由(连接tx2和rx1)中的第二条被顺序地从电压检测ic120-n经由电压检测ic120-1发送到主控制器110。这些路由将主控制器110与每个电压检测ic120-1、120-2、......和120-n连接，以形成菊花链。

电池模块130-1、130-2、......和130-n中的每一个可以被配置为包括多个模块化单元，并且可以被提供为其中串联或并联地连接有多个单元的集合体。因为电池模块130-1、130-2、......和130-n属于电池管理领域中常见的技术，所以与电池模块130-1、130-2、......和130-n相关的详细描述将被省略。

在下文中，将更详细地描述上述电池管理系统的电池管理方法。

图2是示出根据本发明的一些示例实施例的电池管理方法的流程图。如图2所示，主控制器110检查电压检测ic120-1、120-2、......和120-n的通信状态(s100)。例如，主控制器110可以将控制信息发送到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n中的每一个，然后可以基于是否接收到与控制信息对应的电池感测信息检查电压检测ic120-1、120-2、......和120-n的通信状态。

接下来，主控制器110确定在电压检测ic120-1、120-2、......和120-n的通信状态中是否已经发生缺陷(s110)。在这种情况下，主控制器110可以基于系统100中与所有电池模块130-1、130-2、......和130-n有关的电池感测信息是否已经由主控制器110接收(例如，在预定的时间段内)来确定电压检测ic120-1、120-2、......和120-n的通信状态中是否已经发生缺陷。例如，如果主控制器110在一段时间(例如，预定时间段)内接收到与系统100中的所有电池模块130-1、130-2、......和130-n相关的电池感测信息，则主控制器110可以确定没有发生缺陷，并且该过程可以结束。然而，如果在一段时间内(例如，预定时间段)主控制器110没有接收到与系统100中的所有电池模块130-1、130-2、......和130-n相关的电池感测信息，则主控制器100可以确定已经发生了缺陷。

响应于确定在通信状态中已经发生缺陷，主控制器110将ic诊断分组发送到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n(s120)。将参考图2和3更详细地描述接收ic诊断分组的电压检测ic的操作。

图3示出了作为根据本发明的一些示例实施例的电池管理方法的一部分来检测电压检测ic的故障的示例。

如图3所示，电压检测ic120-i包括接口部分121-i、控制器123-i和电压检测器125-i。

接口部分121-i可以用作菊花链接口，其以菊花链方式与另一电压检测ic的通信电路通信。

电压检测器125-i可以与构成电池模块130-i的至少一个单元电连接，以测量每个单元的单元电压。电压检测器125-i可以包括模拟数字转换器(adc)，用于将每个检测到的单元的单元电压的模拟值转换为数字值。

控制器123-i用作电压检测ic120-i中的控制器，并且可以控制接口部分121-i和电压检测器125-i。例如，控制器123-i可以控制电压检测器125-i，以在构成电池模块130-i的多个单元中选择作为电压检测目标的单元。

另外，例如，控制器123-i可以通过使用接口部分121-i将由电压检测器125-i检测到的单元电压传送到主控制器110。

当ic诊断分组idi被传送到电压检测ic120-i的接收器rx1时，控制器123-i将测试数据分组添加到ic诊断分组idi中。另外，控制器123-i通过连接端子tx2和rx2形成环回路由，以便与随后部分通信。

然后，添加了测试数据分组的ic诊断分组idi返回到主控制器110，而不是被传送到位于随后级的电压检测ic。

当发送器tx2和接收器rx2被配置为一个输入和输出端子以便于双向通信时，添加测试数据分组的ic诊断分组idi返回到主控制器110，而不由控制器123-i形成额外的环回路由。

控制器123-i将添加到从接收器rx1传送的ic诊断分组idi的测试数据与添加到通过端子rx2传送的分组的测试数据进行比较。

当两个测试数据彼此不同时，或者当在一段时间(例如，预定时间段)内没有通过端子rx2接收到数据时，控制器123-i发送包括相应的电压检测ic120-i的识别信息和错误发生信息的错误检查分组iec1到主控制器110。

以这种方式，主控制器110响应于ic诊断分组从电压检测ic120-1、120-2、......和120-n接收错误检查分组(s130)。

主控制器110根据错误检查分组确定每个ic中是否发生了缺陷(s140)。

主控制器110可以重复步骤s120，s130和s140，直到其检测到(来自电压检测ic120-1至120-n中的)已经发生缺陷的电压检测ic。下面将参考图2和4描述步骤s120、s130和s140的进一步细节。

图4是示意性地示出根据本发明的一些示例实施例的作为电池管理方法的一部分的检测电压检测ic的故障的步骤的流程图。

如图4所示，主控制器110将对应于电压检测ic120-1的ic诊断分组id1发送到电压检测ic120-1(s200)。

然后，电压检测ic120-1形成环回路由(s210)，并将测试数据添加到ic诊断分组id1以通过环回路由发送它。

电压检测ic120-1确定添加到ic诊断分组id1中的测试数据是否与添加到通过环回路由传输的分组中的测试数据不同，或者在一段时间内(例如，预定的时间段)数据是否通过环回路由传输(s220)。

在步骤s220中，响应于添加到ic诊断分组id1中的测试数据与添加到通过环回路由传输的分组中的测试数据不同，或者响应于在该时间段(例如，预定时间段)未通过环回路由传输的数据，则电压检测ic120-1识别出在电压检测ic处发生了缺陷(s230)，并且传送表示电压检测ic120-1有缺陷的错误检查分组iec1_f到主控制器110(s321)。

在步骤s220中，响应于添加到ic诊断分组id1中的测试数据被识别为与添加到通过环回路由传送的分组中的测试数据相同，并且数据在该时间段(例如，预定时间段)内被传送，则电压检测ic120-1识别出ic正常(s240)，并向主控制器110发送表示电压检测ic120-1正常的错误检查分组iec1_n。(s241)。

接下来，当接收到指示电压检测ic120-1正常的错误检查分组iec1_n时，主控制器110将对应于电压检测ic120-2的ic诊断分组id2发送到电压检测ic120-2(s201)。

然后，电压检测ic120-2执行步骤s210和s220，根据步骤s220的结果执行步骤s230，将表示电压检测ic120-2有缺陷的错误检查分组iec2_f传送给主控制器110(s232)或执行步骤s240，并将表示电压检测ic120-2正常的错误检查分组iec2_n传送到主控制器110(s242)。

类似地，当接收到指示电压检测ic120-2正常的错误检查分组iec2_n时，主控制器110可以通过发送与电压检测ic120-3对应的ic诊断分组id3到电压检测ic120-3来检查电压检测ic120-3中是否发生了缺陷。(s202)。

然后，电压检测ic120-3执行步骤s210和s220，根据步骤s220的结果执行步骤s230，将表示电压检测ic120-3有缺陷的错误检查分组iec3_f传送到主控制器110(s233)或执行步骤s240，并将表示电压检测ic120-3正常的错误检查分组iec2_n传送到主控制器110(s243)。

对于电压检测ic120-4至120-n的每个，电池管理系统100可以继续图4中所示的相同或类似的操作，直到系统确定在作为电池管理系统100的一部分操作的任何电压检测ic中是否发生了任何缺陷。

当识别出电压检测ic有缺陷时，主控制器110可以输出缺陷电压检测ic的信息(图2中的s150)。

当ic中没有发生缺陷时，主控制器110将路由诊断分组发送到电压检测ic120-1、120-2、......和120-n。

将参考图5更详细地描述接收路线诊断分组的电压检测ic的操作。

图5示出了根据本发明的一些示例实施例的、作为图2所示的电池管理方法的一部分的检测通信路由的故障的示例。

参照图2和图5，当路由诊断分组pd2被传送到电压检测ic120-i的接收器rx1时，控制器123-i通过发送器tx2将路由诊断分组pd(i+1)传送到后级电压检测ic120-(i+1)。路由诊断分组pd(i+1)可以包括指示两个电压检测ic120-i和120-(i+1)之间的路由的信息。

后级电压检测ic120-(i+1)通过将接收器rx1和发送器tx1彼此连接以形成环回路由，以便诊断路由诊断分组pd(i+1)指示的路由，即两个电压检测ic120-i和120-(i+1)之间的路由,是有缺陷的。

然后，路由诊断分组pd(i+1)通过环回路由返回到电压检测ic120-i的接收器rx2。

当发送器tx1和接收器rx1被配置为一个输入和输出端子以便于双向通信时，添加了测试数据分组的ic诊断分组pd(i+1)返回到电压检测ic120-i(例如，电压检测ic120-i的收发器)，而不由控制器123-(i+1)形成附加的环回路由。

当在一段时间(例如，预定时间段)内没有通过端子rx2接收到分组时，控制器123-i发送包括相应路由的识别信息和错误发生信息的错误检查分组pec到主控制器110。

主控制器110响应于路由诊断分组从电压检测ic120-1、120-2、...和120-n接收错误检查分组(s170)。

主控制器110根据错误检查分组确定在每个路由中是否发生了缺陷(s180)。

主控制器110可以重复执行步骤s160、s170和s180，直到检测到发生缺陷的通信路由。下面将参考图6更详细地描述用于检测发生缺陷的通信路由的过程。

图6是示意性地示出根据本发明的一些示例实施例的、作为图2的电池管理方法的一部分的检测通信路由的故障的步骤的流程图。

如图6所示，主控制器110将与电压检测ic120-1和电压检测ic120-2之间的路由对应的路由诊断分组pd2发送到电压检测ic120-1(s300)。然后，电压检测ic120-1将路由诊断分组pd2传送到下级电压检测ic120-2(s310)。然后，下级电压检测ic120-2形成环回路由(s320)，并通过环回路由发送路由诊断分组pd2(s330)。

电压检测ic120-1确定在一段时间(例如，预定时间段)内是否通过环回路由传送路由诊断分组pd2(s340)。

在步骤s340中，响应于路线诊断分组pd2未在该时间段(例如，预定时间段)内通过环回路线被传输，电压检测ic120-1识别出存在在电压检测ic之外的缺陷，即，在通信路由内存在缺陷(s350)，并且电压检测ic120-1传送指示在电压检测ic120-1和电压检测ic120-2之间的路由中发生缺陷的错误检查分组pec2_f到主控制器110(s351)。

在步骤s340中，响应于在一段时间(例如，预定时间段)内通过环回路由传送的路由诊断分组pd2，电压检测ic120-1识别出通信路由是正常的(s360)，并且电压检测ic120-1将表示通信路由正常的错误检查分组pec2_n传送到主控制器110(s361)。

接下来，当接收到指示通信路由正常的错误检查分组iec1_n时，主控制器110将与通信路由相对应的路由诊断分组pd3发送到电压检测ic120-2(s301)。

然后，电压检测ic120-2和电压检测ic120-3执行步骤s310至s340，根据步骤s340的结果执行步骤s350，传送表示通信路由有缺陷的错误检查分组pec3_f至主控制器110(s352)或执行步骤s360，并将表示通信路由正常的错误检查分组pec3_n传送到主控制器110(s362)。

类似地，当接收到指示通信路由正常的错误检查分组pec3_n时，主控制器110可以通过将对应于通信路由的路由诊断分组pd4发送到电压检测ic120-3来检查通信路由中是否发生了缺陷(s302)。

以这种方式，当在路由中发生缺陷时，主控制器110输出缺陷路线的信息(图2中的s190)。

根据本发明的一些示例实施例，当在主控制器和从控制器之间能够进行通信时，可以检测在电压检测ic或通信路由中是否已经发生缺陷。

虽然已经结合目前被认为是实际示例实施例的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施例。相反，旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置、以及它们的等同物。