专利名称：射频能量管理系统的制作方法
在这样的系统中，控制信号通过导线从中央控制单元传送到监视装置，而信息通过导线从监视装置传送到中央控制单元，这些导线贯穿车辆并将每个监视装置与中央控制单元连接。这些导线可以被扎在一起并沿车辆电气系统的基本配线线路走线，也可以与基本配线线路分开走线。
用于监视和控制电力车中能源的工作参数的有线式能量管理系统因某些原因会不合乎要求。除了车辆电气系统中已有的那些导线外，再使用导线会给车辆增加多达50磅的重量。这种增加的重量会降低车辆的加速度并增加电池充电频度。有线式能量管理系统的使用还增加了车辆的造价，其中一方面是因为安装附加布线的工时，另一方面是因为导线本身的费用。有线式能量管理系统的使用还增加了维护系统的费用，这是因为将监视装置连接到电池的导线很贴近从而导致很可能出现的腐蚀损坏。这种腐蚀损坏对有线式能量管理系统的可靠性和使用寿命不利。
另外，有线式能量管理系统的使用要求采用高电压隔离部件，以减小系统干扰或可能出现在信号线上的来自高电压线的噪声，这些高电压线代表了车辆电气系统中的电车电池组的特征。这些高电压隔离部件的使用不仅增加了电车的造价还增加了车辆的重量。随着将来部件升级，有线式能量管理系统也将受到限制，这是因为需要为每个新升级的部件提供附加的布线。
因此，需要设计一种与电力车一块使用的能量管理系统，该系统具有多个能以无线方式与中央控制单元通信的系统装置，这种方式不会增加车辆的重量，不易造成电池损坏，易于快速安装，不需要采用高电压隔离器，并且它便于新装置的任意升级或添加而无需改动。这种能量管理系统最好具有这样一些装置，它们可用来监视和/或控制一个或多个电池或者每个这种电池的电池单元，以执行对这种电池的控制功能，以便优化电池性能，例如提供电池均衡和/或电池热管理，从而优化由这种电池构成的电池组的性能。具体地说，这种能量管理系统最好(1)使得可检测电池或电池单元的变化；(2)使得能存储电池或电池单元性能的信息；(3)使得可跟踪电池或电池单元的特性；和/或(4)使得可控制电池的控制装置，从而优化电池性能。
因此，在本发明的实施中，提供了一种无线射频能量管理系统，用于电力设备例如具有电池动力电源的电车中。这种能量管理系统包括一些电池控制模块和/或一个控制单元。这些电池控制模块可用来进行彼此之间和/或与控制单元之间的双向通信，或者可用来进行单向发送或接收的通信。电池控制模块所发送和/或接收的射频信号载有与电源(如电池组，电池组中的各个电池，或构成电池组的电池中的电池单元)的工作参数有关的信息。对于双向和单向接收的电池控制模块，控制单元用来接收这些信号和向电池控制模块发送用于调节这种电源的工作参数的控制信号。另外，每个电池控制模块无需该控制单元也能用来发送和/或接收来自其他电池控制模块的控制信号。
在一种EMS实施方式中，每个电池控制模块可用来监视电源的一个或多个指定工作参数，并根据从控制单元接收到的指定控制信号控制或调节一个或多个工作参数。每个电池控制模块可包括一个或多个监视或传感元件(每个这种元件均可用来测量电源的指定工作参数)，和下列其他装置中的至少一个装置射频接收机、射频发射机、控制器、存储装置、一些控制装置、及它们的组合。电池控制模块控制装置可包括可视指示装置、音响指示装置、电源电流分流器装置、射频信号阻塞装置、及它们的组合。每个双向电池控制模块都包括射频发射机和接收机，并可用来根据控制信号将电池工作参数信息发送给控制单元。
控制单元可用来监视每个电池控制模块中传感元件测量到的电源的工作参数，并控制电池控制模块调节这些工作参数。控制单元包括一个射频接收机，用来接收每个电池控制模块中射频发射机发出的射频信号。控制单元还包括一个射频发射机，用来发送可被每个电池控制模块中射频接收机接收的射频控制信号。控制单元评估每个电池控制模块发出的有关电源工作参数的数据，根据预定的控制系统程序评估该数据，并产生作为控制信号发送给电池控制模块的预定控制命令。控制单元可用来控制或提供发向电池充电器或其他的车辆电气管理系统(如车辆客舱气候控制系统)的电池信息，或者控制基于电池信息的输入。
EMS可包括一个与控制器分离的接口装置，使得可通过另一装置如车上电源充电器接入一个或多个电池控制模块，而与控制单元无关。另外，EMS还可包括用于通过射频信号识别系统中电池控制模块的相对位置的装置。
射频信号在控制单元与各电池控制模块之间发送，无需利用附加的布线，而是利用电池组中电池之间的总传导通路，该总传导通路贯穿电池组并到达现有电气系统的电源处理装置。该总传导通路充当射频信号的传输媒介。由于无需附加的布线、布线配线等就能进行信号传输，并且由于将能量管理系统设计成一种模块化结构，因此所得到的系统重量轻，不易造成电池损坏，易于快速安装，便于新模块的升级或添加而无需大的改动，便于电池或整个电池组的切换或更换，并且与现有有线式系统相比几乎不需要高电压隔离器。
参照说明书、权利要求书和附图，可以了解同时更好地理解本发明的这些特征和优点以及其他特征和优点，其中
图1是根据本发明原理设计的能量管理系统的示意图，该系统包括一个控制单元和一些电池监视模块；图2是图1中所示的电池控制模块的示意图；而图3是图1中所示的控制单元的示意图；图4是一种包括控制单元和分离的串行接口的能量管理系统实施方式的示意图；图5是一种包括以有线方式与车上电池充电器连接的控制单元的能量管理系统实施方式的示意图；图6是一种包括存储装置的电池控制模块的示意图；图7是一种能量管理系统的电池分流装置的示意图；图8是一种能量管理系统的电池加热装置的示意图；图9是一种单向发送的电池控制模块的示意图；图10是一种单向接收的电池控制模块的示意图；图11是一种包括鉴相器的控制单元的示意图；图12是一种包括图11中的控制单元的能量管理系统的示意图；图13是图4中的分离的控制单元和串行接口的示意图；和图14A和14B是能量管理系统信号阻塞装置的示意图，这些阻塞装置可用来识别系统中电池控制模块和/或电池的位置。
根据本发明原理设计的能量管理系统(EMS)包括一个控制单元和一些电池控制模块。或者说，根据本发明原理设计的EMS可具有一种基于电池控制模块的分布式控制系统，而不是基于单个控制单元的控制系统。EMS可用来监视电池组中的电池、电池单元或电池组合的性能，测量它们的工作参数，和/或控制它们的工作参数，以优化电池性能。本发明的系统可与电池组一起应用于电力设备，如电车和具有电池动力电源的混合式电车(例如，军用车辆、火车、轮椅、高尔夫推车和其他游览车、升降机、铲车、工业用车、公共汽车、机动车以及三轮驱动车)，应用于蓄电能应用中(例如，家用应急、商业运作、轮船、飞机或卫星的电源)，和应用于用户电子设备中。
参照图1，图中示出了根据本发明设计的安装在电力设备的电气系统中的EMS。该电气系统包括若干个电池10，这些电池以串联方式连接构成一个电池组。在所示的实施方式中，示出了电池控制模块与5个电池10一起使用，每个电池都是铅酸蓄电池，其电压范围约为10至15VDC。应当理解，本发明的EMS可用来与许多不同类型的电池一起使用，即除了铅酸结构蓄电池外，还可与其他结构的电池如镍铬、银锌、锂聚合物、锌空气、钠硫等结构的电池一起使用。尽管本发明的EMS被描述为与电池即电化蓄能装置一起使用，然而，应当理解，本发明的EMS还可以与其他类型的蓄能装置诸如机械蓄能装置(如惯性轮)和电蓄能装置(如电容器)等一起使用。还应当理解，除了具体描述的和图1中所示的情况外，本发明的EMS还可以与在电池组中以不同方式配置的电池即串联、串/并联、或并联的电池一起使用。另外，本发明的EMS可以与由同一类型电池构成的电池组一起使用，也可以与由不同类型电池(例如，铅酸和镍铬蓄电池、铅酸和锌空气蓄电池、锂聚合物和铅酸蓄电池、锌空气和镍铬蓄电池)组合而成的电池组一起使用。
该设备的电气系统还包括电源处理装置12。在电车中，这种电源处理装置是一个电机控制器12，它可以是一个普通电机控制器，用于控制应用于一个或多个用来转动相应的车轴或车轮的驱动电机14的电压的量值和极性。
该设备的电气系统包括总传导通路即总导线16，它由一股或多股导电线汇集而成，总导线用于将电池10电连接在一起，以构成一个电池组，并将该电池组与设备中的其他基本电气装置连接。在电力车中，用总导线16将电池10串接来构成电池组，并用总导线将电池组电连接到电机控制器12。因此，在电车中，来自电池组的电源通过总导线16被送至电机控制器12，以便应用于一个或多个驱动电机14。
根据本发明原理设计的EMS包括一些电池控制模块(BCM)18，它们可用来测量一个或多个电源工作参数。正如电车中基本电气系统中的应用情况，每个BCM都可用来监视电池组、电池组中的电池、或构成电池组的电池中的电池单元的一个或多个工作参数。正如电车中所安装，通过将BCM电源引线20分别与相应的电池10的正负端连接，来为各BCM提供12VDC的电源。或者，每个BCM可不用各自电池来供电，而可由内部电源来供电，可由车上的电源(并非各个电池)来供电，可由AC电源的感应传输来供电，可由太阳能电源来供电，等等。
图1的实施方式中的每个BCM 18均可用来监视电池组中各个电池10的一个或多个工作参数。因此，图1中所示的EMS中所用的BCM的个数与用来构成电池组的电池10的个数相同，即为5。或者，BCM可用来监视构成电池组的电池中的每个电池单元的一个或多个工作参数，在这种情况下，所用的BCM的个数可能大于电池的个数。或者，例如在一个或多个BCM用来监视一个以上电池的情况下，EMS中所用的BCM的个数可能小于电池组中电池的总个数。因此，应当理解，除了以上具体描述的和图1中所示的情况外，BCM还可以有其他应用方式。
另外，尽管示出了每个BCM 18均是与各自的电池分离的装置，然而，应当理解，每个BCM还可以被设计成其电池的一个整体部分，例如，可将BCM置于电池壳中与电解区隔离的某个分区内。在这种实施方式中，在电池壳内，BCM的所有输出端和/或输入端均与各自的电池端口连接，或者与别的电池的输入端或输出端连接。设计成电池的一个整体部分的BCM结构还允许BCM与电池一起从电池电力装置中取出，从而使得可对BCM进行车下数据检索，这些BCM可存储电池工作参数和/或电池性能信息，诸如电池电流和电压，最大和最小电池电压，电池充电和/或放电周期，等等。
或者，BCM可被设计成可松脱地连接于电池组中所用的各个电池，以便当从电池组中取出电池时便于将BCM从电池中取出，同时以便当用新电池更换取出的电池时便于将BCM装回到电池中。例如，每个BCM可被设计成用来连接电池组中的电池的总导线16的一部分。另外，被实施为与各自电池分离的装置的BCM还可被设计成这样的装置它可从电力装置中取出，独立于各自的电池或作为各自电池的一部分，从而使得可从用来存储上述电池工作参数和性能信息的BCM中检索数据。此外，在每个BCM用来监视单个电池单元的工作参数的地方，BCM还可被设计成可松脱地连接于各自的电池单元。
在一例实施方式中，每个BCM 18可用来监视和测量各自电池10的一个或多个指定工作参数。尽管每个BCM所监视和测量的特定工作参数可随每种特定应用情况而变，但可以包括电池电压、电池电流、电池单元电解液浓度或具体重量、具体重量变化率、电解液高度、电池温度、电池压力以及它们的综合情况。这些工作参数可用来确定电池的性能。每个BCM 18可用来监视所需的电池工作参数如各自电池的电压输出和温度，并根据控制信号将工作参数信息发送给控制单元。在一种EMS实施方式中，每个BCM 18根据控制信号还可用来控制各自电池的指定工作参数如电池电压、电阻、温度、电流等，换言之，这种BCM可使它与另一EMS装置之间进行双向通信。在另一种EMS实施方式中，每个BCM可用来允许它到另一EMS装置的单向通信，或者反方向的单向通信。
在一种包括具有双向通信的BCM的EMS实施方式中，每个BCM可用来控制所需的电池工作参数如电池组中各自电池的电压、电流或有效电阻，其方法是，将这些信息发送到车上EMS控制单元22(如下所详述)，并接收来自这种控制单元的控制信号以执行特殊功能。另外，双向BCM也可以独立于控制单元在彼此之间传送信息，以执行某些所需操作，如在BCM之间传送电压信息，并据此提供预定的控制功能。在这种实施方式中，BCM本身可提供分布式控制系统，从而可补充或取代控制单元。
在一种包括具有只发送信息的单向通信的BCM的EMS实施方式中，每个BCM可用来监视所需的电池工作参数，并根据预定的报告算法将电池工作参数信息发送到EMS控制单元。在一种包括具有只接收控制信号的单向通信的BCM的EMS实施方式中，每个BCM可用来接收来自控制单元的控制信号以执行特殊功能。本发明的EMS可包括全是双向的BCM，或全是两种单向类型的BCM中一种，或是它们的组合。另外，本发明的BCM还可用来存储所需的电池工作参数和/或性能信息，以供车上或车下检索。
本发明的EMS的关键特征在于，控制单元与每个BCM之间的通信利用射频信号来实现，而不是由普通传输装置如采用导电线来实现。本发明的双向或单向发送的BCM可用来接收来自各自电池的一个或多个监视单元或传感器的模拟输入信号，将模拟信号转换成数字信号，并利用指定的射频将该信号发送到EMS控制单元22(如下所详述)。为了便于在车内传输射频信号，将总导线16作为传输媒介，并将每个BCM 18的射频输入端和输出端以及控制单元22连接到该总导线。总导线16充当传输媒介，从而将射频信号从每个这种BCM发送到EMS控制单元，或从一个BCM发送到另一个BCM，而无需增添附加的布线。
根据本发明原理设计的EMS包括一个EMS控制单元22，控制单元包括一根连接到总导线16的信号导线，用于接收来自各BCM 18的射频信号和/或向BCM 18发送射频信号。控制单元22位于电池电力装置上。控制单元的位置可以取决于一些不同的变量，如可利用的空间、电池组类型等。在某些实施方式中，控制单元22可做成电源处理装置即电机控制器12的一部分。在包括双向BCM的EMS实施方式中，控制单元22可用来接收来自一个或多个指定的BCM的电池工作参数信息，根据预定的控制系统程序对信息进行处理，并向一个或多个指定的BCM 18发送监视、测量和/或控制指令。在包括单向发送的BCM的EMS实施方式中，控制单元22可用来只接收来自一个或多个指定的BCM的电池工作参数信息。在包括单向接收的BCM的EMS实施方式中，控制单元22可用来向一个或多个指定的BCM发送电池工作参数控制信号。
控制单元22的关键特征在于，象BCM 18那样，它可通过总导线16用来接收来自每个BCM 18的射频信号或向每个BCM 18发送射频信号。图1示出了一种包括一个被设计成单独单元的控制单元22的EMS。当控制单元与双向BCM一起使用时，控制单元得到来自每个BCM的输入射频信号，并将该信号转换为数字信号。然后通过处理器发送该数字信号，处理器根据控制系统程序评估该数字信号并提供数字输出控制信号。这种控制单元22可得到该数字输出控制信号，将它转换成射频控制信号，并将射频控制信号发送给一个或多个指定的BCM 18。
图4示出了另一种包括可与分离的接口装置66一起工作的控制单元64的EMS实施方式。当分离的接口装置66与双向BCM一起使用时，它既可以接收发自BCM的射频信号并将它们转换为数字信号，用于转发到控制单元64，又可以接收来自控制单元64的数字输出控制信号并将它们转换为射频控制信号，用于转发到一个或多个指定的BCM 18或转发到另一个EMS装置例如车上的电池充电器。
为了使得能进行从控制单元22到一个或多个指定的BCM 18的通信，EMS控制单元包括对每个输出控制信号进行编码或编址的装置，以便被一个或多个指定的BCM 18所识别。每个BCM还可具有用于读取控制信号的辅助装置，以判断控制信号是否发向那个特定的BCM。由于控制单元22以这种方式设计，因此它可将控制信号发送给一个或多个指定的BCM。另外，在另一个实施方式中，每个BCM还可用来识别一个以上编址控制信号，从而使控制单元能同时控制一个以上的BCM。在某些工作条件下，例如当能源即电池组太冷而要求控制若干个BCM对电池组中的若干个电池进行加热从而提供增强的电池性能时，就要求这样。另外，还要求BCM可同时响应控制单元所发送的给定命令信号，以提供诸如从电池组中的每个电池同时得到的电池电压的信息，或根据控制单元发送的指定控制信号例如通过射频传输将这些得到的信息存储在BCM存储装置中，以供后续检索。
仍参照图1，根据本发明原理设计的EMS还包括这样的装置，用于万一电池两端之间开路也能保证控制单元22与每个BCM 18之间的射频信号不被中断或断开。在一种实施方式中，这种装置是跨接在各个电池10正负端之间的电容器24；电池10与各自的BCM的电源引线20并联电连接。万一开路，电容器便为电池两端之间的射频信号提供通路。如果不用这种电容器24，电池组中电池的开路会截断控制单元与开路点下游的那些BCM之间的射频传输。应当理解，每个电容器24都装在各自的BCM内，而图1中所示的电容器都在各个BCM之外，这只是为了便于说明。
根据本发明原理设计的EMS还可包括这样的装置，用于使控制单元22免受总导线16与控制单元之间的高电压差的影响并用于滤除除了BCM发送的射频信号之外的其他信号。在一种实施方式中，这种装置是接在控制单元22与总导线16之间的线路中的电容器26。该电容器主要用来使控制单元22免受任何可能产生的高电压差的影响。电容器26还具有高通滤波器特性，从而使射频信号能进出控制单元。高通滤波器的低截止频率由射频通信所用的频率值确定，在本实施方式中被设定在约30KHz。不过，应当理解，这种电容器26的使用是可选的。
根据本发明原理设计的EMS还可包括这样的装置，用于阻止来自通过总导线16连接到该电气系统的其他电气装置的高频信号通过，并用于防止从EMS到电源处理装置即电机控制器的射频信号的泄漏。在一例实施方式中，这种装置用于确保每个BCM产生的射频信号都能发送到控制单元，并确保控制单元产生的每一射频控制信号能都发送到每个BCM，以免高频干扰或信号泄漏。在一种实施方式中，这种装置用于切断电机控制器12产生的高频信号到总导线16的通路，并阻止射频信号从总导线通向电机控制器。在一种优选实施方式中，用于阻止来自电机控制器的高频信号通过并用于消除电机控制器的射频泄漏的装置包括由信号滤波材料制成的隔离环28。环28每个都套在紧靠电机控制器12的每个连接点一端的总导线16上。
在一种优选实施方式中，环28由铁氧体珠制成，铁氧体珠可滤除或阻止来自电机控制器12的约100KHz以上的高频信号进入总导线16中。铁氧体珠还可阻止EMS射频信号进入电机控制器中，从而消除信号泄漏。
再参照图1，电力设备或车的电气系统还包括一个电池充电器29。所示EMS可与电池充电器29连接。在一种实施方式中，电池充电器29可装在电车上，并具有DC电源线30，电源引线通过总导线16电连接到电池组。与以上所讨论环一样的环28套在紧靠充电器29的每个连接点一端的引线30上，其用途与以上所讨论的用途一样。充电器29有一根便于与外部AC电源连接的电源线31。充电器29可以装在车上或者置于车下。在一种EMS实施方式中，电池充电器29与控制单元22可制成单个装置，安装在车上。在图1所示的EMS实施方式中，电池充电器29装在电力设备或车上，并与控制单元22是分离的。在还有一种如图5所示的EMS实施方式中，电池充电器可装车上，并通过布线68接收来自车上控制单元22的数字或模拟形式的控制信号。电池充电器29可用来向EMS查询电池信息，并且可以有它自己的处理器，处理器能独立地(即无需通过控制单元22)或通过控制单元与BCM联系。
在另一种EMS实施方式中，电池充电器29不装在电车上，它有DC电源引线30，以便于当对电池组充电时与总导线16进行临时电连接。临时电连接可采用普通连接方法如采用可松脱的硬件有线式连接、电感耦合等方法进行。象车上充电器实施方式一样，环28套在紧靠车下充电器的连接点一端的电源引线30上。车下充电器可以是置放在车辆维修部、公共或私人停车库等处的电池组充电系统的一部分。
EMS还包括置于车下的第二控制单元33。第二控制单元即车下控制单元33连接于车上或车下的充电器29的引线30。车下控制单元33以与上述和下述的控制单元22相同的方式配置，以便通过有线、无线或感应信号耦合利用射频传输与车上的控制单元22和/或BCM通信。具体地说，车下控制单元33用来监视电池工作参数并控制一个或多个BCM，以便当对电池组充电时调节一个或多个电池或电池单元的工作情况。另外，正如以下所详述，在充电期间或在电池组其他方面的维修或维护期间，车下控制单元还用来检索存储在车上控制单元22和/或BCM中的电池工作性能信息。与上面所讨论的电容器26一样，电容器35接在车下控制单元的射频传输线与引线30之间的线路中。
车下控制单元33可为用户接口37提供连接，以便对车上控制单元22编程和访问存储在车上控制单元和/或BCM中的信息。在某些实施方式中，车下控制单元被制做成车下充电器的一部分，并被编程接收从BCM或控制单元22下载的电池性能信息和在电池组充电期间调节电池工作参数。或者，用户接口37还可用来直接与车上控制单元22通信，以便，例如利用模拟信号、数字信号、射频信号等，通过适当的连接装置检索所需信息或对该控制单元编程。另外，用户接口37还可用来对与EMS通信或由EMS控制的其他装置(例如电机控制器和/或电池充电器)进行编程或检索其信息。
现在，参照图2，每个BCM 18均包括监视单元或传感器32，它们用来测量或监视指定的电源或电池的工作参数。在一种实施方式中，每个BCM 18均包括两个监视单元34和36，用于测量各自电池的电压和温度。每个监视单元32都以12VDC电源工作，并提供约为0-5VDC范围的模拟信号输出。在一种一个BCM包括一个以上监视单元32的实施方式中，提供了一种模拟复用器38，它可以接受来自每个监视单元如电压监视单元34和温度监视单元36的模拟信号输出。复用器38的操作由BCM中的控制器控制(如下所详述)。
每个双向和单向发送的BCM 18包括一个电压-频率转换器40，该转换器用于接收来自模拟复用器38的输入模拟信号并将模拟信号转换为特定电压脉冲串等的数字信号。在一种实施方式中，转换器40可用来接收0-5VDC的输入模拟信号并将该输入信号转换为脉冲信号不是无输出(也称为逻辑“0”)就是约5V的输出(也称为逻辑“1”)，其中，电压信息被编码成脉冲串的频率。不过，应当理解，数据的传输可利用其他通用模拟和数字传输方法来实现。
每个双向和单向发送的BCM 18包括一个射频(RF)发射机42，该发射机用于对转换器40输出的脉冲信号进行调制。射频发射机42可以是宽带发射机，如频移键控(FSK)发射机。RF发射机42的输出连接到总导线16，以便射频信号通过总导线16发送到控制单元22。在一种实施方式中，RF发射机可用来发送约5.5MHz的宽带射频信号。每个RF发射机的操作均由各BCM的控制器中的定时电路控制。
每个双向和单向接收的BCM 18包括这样一种装置，用于消除EMS发送的射频信号范围之外的高频信号进入BCM。在一种实施方式中，这种装置是一个接在总导线16与BCM中的RF解调器之间的线路中的输入滤波器44。在一种实施方式中，该输入滤波器44被设计成一种4.5MHz的带通滤波器，以阻止约4.5MHz以上或以下的射频信号通过，并被设计成一种共模抑制滤波器，从而减小或消除可能的信号干扰。
在一种EMS实施方式中，通过总导线16发自控制单元22的射频信号，根据特定的数字控制信号，以约4.5MHz的宽带射频被发送到每个双向或单向接收的BCM。控制单元发送的每一射频控制信号由一个指向一个或多个BCM的地址串和一个特定的命令串组成。这种EMS实施方式中所用的每个BCM 18都包括一个RF解调器46等，该解调器用来接收发自控制单元22的射频控制信号并将该信号解调成数字信号。在一种实施方式中，RF解调器46能接收4.5MHz的宽带射频控制信号并将该信号转换为数字信号0或5V。
这种EMS实施方式中所用的每个BCM 18都包括用于对从RF解调器46接收到的数字控制信号进行解码的装置。在一种实施方式中，解码装置是一种邮政编码标准化咨询组(POCSAG)解码器，它也称为国际无线电咨询委员会(CCIR)一号编页码(pagingcode)。不过，应当理解，也可以采用其他众所周知的解码装置。POCSAG解码器48能识别所接收到的数字控制信号即编址命令串是否发送给一个或多个特定的BCM 18。如果识别到正确的编址码，那么POCSAG解码器将信号的其余部分即命令串发送到控制器50。如果POCSAG解码器接收到不正确的编址码，则其余命令串不被传送给控制器50。如上所述，每个BCM 18均可用来识别一个或多个地址码，因此，如果需要，由一个以上的BCM组成的组可同时被控制。现有的收发信机还提供了内部通信和/或一些网络协议，可用来代替上述POCSAG解码器。
尽管BCM在图2中被示为并在上面被描述为包括分离的输入滤波器44、FM调制器46、解码器48和FM发射机42，然而，应当理解，所用的这些分离装置可用能提供同样功能的一个或多个集成装置如收发信机来取代。
对于双向和单向接收的BCM，控制器50用来接受输入数字控制信号即发自控制单元22的命令串，并识别该命令串是否与预定命令相符。在一种优选实施方式中，控制器50执行简单的模式匹配，以判断该命令串是否与下列六种预定命令之一相符(1)分流和发送电压；(2)分流和发送温度；(3)分流但不发送；(4)发送温度；(5)发送电压；(6)不分流也不发送；(7)记录电压并将值存储在BCM存储装置中；(8)发送存储在BCM存储装置中的电压；(9)打开BCM LED或其他可视指示装置一段时间；(10)打开BCM LED或其他可视指示装置并保持；(11)关闭BCM LED或其他可视指示装置；(12)打开和/或关闭BCM蜂鸣器或其他音响指示装置；或(13)打开/关闭当前分流单元。一旦控制器50识别出一个特定的命令串，它便输出一个控制信号，以激活一个特定的装置。发送控制信号，可以激活一个或多个装置，包括RF发射机42、模拟复用器38以及一个或多个控制装置(如下所述)。控制器50还可以被编程，使得BCM可根据内部判据或根据其他BCM发送的信号，而不根据来自控制单元22的控制信号，来执行电池监视和控制功能。
对于双向BCM，如图4中所示，控制器50的输出连接到RF发射机42，以根据从控制单元22接收到的特定命令串如以上的命令1-2和4-5，来操纵发射机。控制器50的输出还连接到模拟复用器338，以根据从控制单元22接收到的特定命令如以上的1-2和4-5，在电压和温度监视单元34和36之间进行切换。
本发明的BCM还可以用来存储电池参数和/或性能信息。参照图6，在这种BCM中，控制器50连接到存储装置70，存储装置可用来存储监视单元34和36收集到的电池工作参数和电池性能信息，并当需要检索时向控制器提供这些存储信息。该存储装置可以是串行EEPROM、SRAM、快速存储器或其他类型的非易失性存储器，包括在控制器50上的存储器。
当需要存储监视单元34和36收集到的电池工作参数和性能信息时，通过模拟复用器38将这些收集到的信息传送到控制器50。控制器50可以例如根据发自控制单元22的特定RF控制信号来存储这些信息。所存储的信息可包括瞬时和平均电池电压、最大和最小电池电压、单个电池单元信息、电池充放电周期的数量和深度、电池寿命等。在BCM中存储这些电池工作参数/性能信息的能力是需要的，以便例如判断被监视的电池是否正常地用于电池保质期内。对于双向BCM，可以例如根据从车上控制单元22或车下控制单元33发送到控制器50的RF控制信号，通过FM发射机42利用RF信号从存储装置70中取出所存储的信息。对于单向发送的BCM，可以根据内部控制器50编程发送所存储的数据以供检索。
此外，如图6中所示，本发明的BCM还可包括用于向控制单元22、其他BCM或其他EMS装置提供BCM位置和识别信息的模拟或数字装置。在一例实施方式中，这种定位装置采用与控制器50连接的DIP开关72。每个BCM的DIP开关72可在部件或车辆装配过程中安装，使得各BCM可以独立地被识别，从而使各双向或单向发送的BCM将这种DIP开关定位位置发送给控制单元或其他EMS装置，用于指示电池组中BCM的位置。另外，DIP开关还可用来识别和/或区分电池组中不同的电池类型，以便例如识别和/或区分铅酸电池和镍铬电池。
需要的话，如图6所示，为了识别电池组中的BCM，本发明的BCM还可包括一个可视指示装置和/或音响指示装置。在一例实施方式中，一种合适的可视指示装置是LED 74，它与BCM控制器50连接并定位于BCM，以便当BCM装在电池组中时可以进行直观观察。LED 74可由来自控制单元22的控制信号、由内部BCM协议、由来自别的BCM的信号或由来自某个别的EMS装置的信号激活。在一例实施方式中，一种合适的音响指示装置是蜂鸣器76，它与BCM控制器50连接并定位于BCM，以便当BCM装在电池组中时可以进行音响指示。同LED一样，蜂鸣器76也可由来自控制单元22的控制信号、由内部BCM协议、由来自别的BCM的信号或由来自某个别的EMS装置的信号激活。例如，一个或多个BCM的LED和/或蜂鸣器可根据检测到的各电池的电池参数的变化，由来自控制单元22的控制信号激活。
控制器50的输出还可连接到引起一个或多个工作参数的某些变化或对BCM 18所监视的各电池或电池单元进行热管理的一个或多个控制单元或装置。在一种实施方式中，这种控制装置是一个旁路分流装置(BSD)52。如图7中所示，BSD 52跨接在各电池82的正负端78和80上，并可用来根据接收到的特定控制信号，通过一个或多个电流分流装置将电池组中的各电池放电。在一例实施方式中，BSD 52包括一个或多个开关84，它们并联连接，并可接收来自某个EMS装置(如控制单元22或BCM控制器50)的控制信号。与每个开关串联连接的是特定的电流分流装置86，通过激活各开关84它才开始工作。BSD 52所选用的电流分流装置的类型可随特定应用情况而变，但可包括一个或多个不同的分流电阻，它们可用来达到各电池的所需放电率，以实现电池组中的电池均衡。另外，电流分流装置86还可以是一种用于对各电池进行热管理的热电装置，以便例如对电池进行加热和冷却，从而优化电池的工作或充电状态。因此，BSD可用来旁路电池电流，以实现电池均衡或电池热管理。应当理解，尽管为简明起见图7中所示的BSD与BCM分离，然而，也可以将这种BSD设计成各BCM的一部分。
在一种实施方式中，一旦控制器50根据从控制单元接收到的命令如命令1-3激活了BSD 52，BSD 52就可将各电池放电，以实现电池均衡。BSD通过将一个或多个电阻用作电流分流装置86从电池中放出电流来达到这一目的。需要的话，BSD 52还可包括从分流电阻(见图7中的电流分流装置3)到电池一端或其他适合的金属电池电极的热连接88，以便将这种电池端作为电阻的散热片。将电池端作为分流电阻的散热片是必要的，因为，这样就无需BSD本身再含一个散热片，从而减小了BSD的总尺寸。正如以上所述，可以要求激活一个或多个BCM中的BSD中的分流电阻以将电池组中的一个或多个电池放电，以便例如控制电池组中的各个电池的电压输出从而实现电池均衡，或者保护电池免受有害的过充电的影响。本发明的BSD还可根据它们各自的BCM来设计和工作，以将电池中的各电池单元分流。
图8示出了一种BSD 52，它包括一个电池加热装置89形式的热电电流分流装置，用于进行电池热管理。在一例实施方式中，这种电池加热装置可以是一种外加热装置，例如是安装在电池外表面的加热垫片或覆盖层，也可以是一种内加热装置，例如安装在电池本身内部的加热装置。在这两种实施方式中，当根据发送到BSD中各开关的控制信号确定了电池电流通路(therethrough)时，这种BSD电流分流装置均可用来将电池加热。采用电池加热电流分流装置是需要的，以便例如将电池预加热，从而在低温条件下达到所需的工作温度。或者，在某些电池工作条件下，可能要用电池冷却电流分流装置(如佩尔蒂模块)将电池冷却。在一种实施方式中，电流分流电池加热装置88是一种位于电池底部的外加热垫片。加热垫片根据电池电流通路用来产生所需的热度，从而通过传导将电池加热。另外，如果需要，分流电池加热装置还可用来将电池中的各电池单元加热。例如，一个特定电池的BCM可以控制若干个BSD，这些BSD每个都可对电池的各电池单元执行分流功能。
图9示出了一种单向发送的BCM 90，它包括监视单元92和94、一个模拟复用器96、一个控制器98、电压-频率转换器100和与总导线16连接的FM发射机102。图10示出了一种单向接收的BCM 104，它包括一个输入滤波器106、一个FM解调器108、一个控制器110和一个受控装置112。
下面参照图3，在一种EMS实施方式中，EMS控制单元22包括一个RF接收机56，它有一个通过可选的线内式电容器26(如图1中所示)与总导线16连接的输入端。RF接收机56是一个宽带接收机，用于接收各BCM的RF发射机所发送的宽带射频信号。在一种实施方式中，RF接收机56可用来接收约5.5MHz宽带射频信号。不过，应当理解，本发明的EMS可以使用频率范围约为1KHz至1GHz的射频信号。RF接收机56还将接收到的射频信号解调为数字电压信号(例如，在一种实施方式中为0至5VDC)。
RF接收机56的输出可以直接连接到微控制器单元58，或者可以通过数字复用器60或其他数字交换电路连接到微控制器单元58。复用器60由微控制器单元58操作，以从若干个不同的输入信号中选定一个，由微处理器单元来处理。在一种实施方式中，复用器60用来在来自RF接收机56的输出信号和来自车辆中其他电气装置的输入信号(如来自电机控制器的输入信号)之间进行选择，以提供电压、电流、温度和充电状态信息。
微控制器单元58可以依靠现存的电源(例如当在电车上使用时为12VDC)工作，并且包括一个微处理器板(未示出)。或者，微控制器单元也可以靠内部电源，除电池组之外的汽车电源，太阳能电源等供电来进行工作。微处理器板可接受一些不同的输入信号，包括RF接收机56输出的数字电压信号。微处理器板被编程，以接收RF接收机输出的信号，并且还将接收到的信息存储在SRAM或EEPROM中。控制单元22可以为用户接口提供连接，以便对微处理器板编程和访问存储微处理器SRAM中的信息。以后为了进行诊断评估等，可对存储在微控制器单元58中的信息进行检索。这种存储的信息包括，电池组中各个电池或电池组中电池的各个电池单元的性能档案，关于电池或电池组的使用寿命的性能档案，或电池或电池组的使用间隔范围内的性能档案。在本发明的某些实施方式中，在车辆维护或电池组维修期间，由车下控制单元33来检索这种电池性能档案，以提供可以指明与特定电池有关的故障的机理或原因等重要信息。检索所存储的电池工作参数和/或性能信息的能力是重要的，以便例如判断电池是否维护过，维修过，还是正常地用于电池保质期内。
微处理器根据一个或多个控制系统程序，对从RF接收机56接收到的信号输出(例如各个BCM发送的电池工作参数信息)进行评估。在不同实施方式中，微处理器采用控制、模式识别、人工智能、模糊逻辑、神经网络或其他分析和控制技术来解释从各BCM接收到的信息和/或产生一个控制响应。一旦评估了所接收的信息，微处理器就开始执行一步或多步包括产生一个或多个特定命令的处理步骤。
在一种优选实施方式中，微处理器单元58产生上述11个命令中的一个或多个命令。每个命令都是包括0或5V的比特串的串行数字控制信号。每个命令串附带有一个或多个地址，被规定为与特定BCM的一个或多个地址相符的附加的串行数字信号。这样，控制单元22就可以将控制信号发送给一个或多个特定的BCM。尽管具体地公开了一种将命令串标记或编址到一个或多个指定的BCM的特定方法，然而，应当理解，还可以采用别的对命令串进行标记或编址的技术，例如采用模拟标记技术、其他数字标记技术，或者用多信道的射频信号。
微控制器单元58的输出信号(例如编址的命令脉冲信号)被发送到RF发射机62。RF发射机62最好是一个类似于各BCM中的V发射机的宽带发射机。RF发射机62得到该串行数字信号，并根据是接收到“1”还是“0”信号，发送约4.5MHz的宽带射频信号。RF发射机62的输出通过线内式电容器26连接到总导线16。或者，FM发射机62和FM接收机56可以不是并接到隔离电容器26，而是利用各自的隔离电容器通过各自的连接单独地连接到总导线16。
控制单元22(具体地说是微处理器单元58)用作一个通信接口，不仅可以提供控制信号给各双向或单向接收的BCM，而且还可以执行其他一些功能，如(1)监视电池组的当前充电状态并将这一状态发送到油表指示器；(2)控制车辆的电池舱中通风扇的工作；(3)控制辅助电气设备如客舱的冷暖功能的工作，以便当要求电池守恒时减小发送给这些设备的功率或减载；(4)激活维护警示灯，以指示电池组中的一个或多个电池或电池单元何时需要更换或维修；(5)起动车上电池充电器和/或为车上电池充电器提供电池电压信息。
在某些应用中，要求EMS能识别电池组中BCM和/或电池的位置。一种确定BCM的位置的方法是利用射频信号，例如从控制单元发出射频信号并评估一个或多个BCM发送的响应射频信号，以确定它们在电池组中的相对位置。这可以这样实现，例如，以射频方式向一个或多个BCM发送正弦波并测量BCM发送的响应正弦波的相移。
参照图11，在另一种BCM定位实施方式中，适合于这种功能的控制单元22包括一个鉴相器114，该鉴相器通过两根连线116和118连接到总导线16的连接点如电池组的高端和低端。参照图12，高端连接点116在总导线段120处，而低端连接点118在总导线段122处。鉴相器可用来监视控制单元与BCM之间发送的通信信号，以检测出来自双向或单向发送的BCM的传输的相对相位，以便评估与电池组中各BCM的位置有关的相位差，从而确定电池组中BCM的位置。尽管图中示出了鉴相器具有与控制单元FM接收机和发射机的连接点独立的两个总导线连接点或天线，然而，应当理解，一个鉴相器连接点(例如高端连接点)可以与FM接收机和发射机共用。另外，鉴相器还可以与包括FM接收机和发射机(各自都具有其连接点)的控制单元共用一个连接点。对于这种共用的连接点的实施方式，鉴相器还必须在电池组的两个不同点处具有单独的连接。
EMS中定位BCM的另一种方法包括采用一种信号阻塞装置，该阻塞装置可以由各BCM或者由控制单元控制。信号阻塞装置可被控制，以阻止来自除特定BCM和各自电池之外的控制单元的射频信号通过。一旦激活阻塞装置，控制单元和/或BCM就可以根据控制算法产生所需的定位信号，从而确定BCM位置标识。参照图14A，在一种实施方式中，信号阻塞装置132串接在连接相邻电池136的电池端点134的总导线16中。阻塞装置132可由各自的BCM 140控制，即由BCM的控制装置控制，和/或由控制单元控制，以阻止射频信号由此通过，因此隔开了电池组中下游的BCM和电池，从而可进行后续BCM位置标识。参照图14B，在另一个种实施方式中，信号阻塞装置142并接在电池146的两个端点144之间，并与跨接在电池两端之间的一个电容器串接。阻塞装置142可由各自的BCM 148和/或控制单元控制，以阻止射频信号由此通过，因此隔开了电池组中下游的BCM和电池，从而可进行后续BCM位置标识。
图14A和14B示出了以串联实施方式接在两个电池之间的单个阻塞装置和以并联实施方式与单个电池连接的单个阻塞装置，以便于说明。应当理解，包含这种BCM定位装置的EMS系统可以在电池组中具有一个或多个这种阻塞装置。例如，在一种实施方式中，可以要求信号阻塞装置以串联实施方式接在每个电池之间，或并联实施方式连接在每个电池两端。不过，在某些应用中，还可以要求信号阻塞装置在串联实施方式中不接在每个电池之间，或者不并接在每个电池两端，来进行BCM位置标识。应当理解，信号阻塞装置的安装随特定EMS实施方式和应用情况变化。
参照图4，另一种EMS实施方式包括一个控制单元64和一个分离的接在控制单元与可选的电容器26之间的接口装置66。参照图13，控制单元64可包括上述的微控制器单元124。分离的接口装置66包括一个串行接口126、一个FM发射机128和一个FM接收机130。与图3中不同，图13未示出单独的复用器，这表示复用器可以是微控制器单元124的一部分。这样设计的包括分离的控制单元和接口装置的EMS实施方式使得可利用外部的车上或车下系统来访问控制单元或BCM。
在一种优选实施方式中，根据本发明原理设计的EMS可以监视电池组中各个电池或构成电池组的电池中的各个电池单元的性能，以实现电池充电均衡和/或电池热管理。电池充电均衡是指控制电池组中各电池的充电状态，使得每个电池都被充电到与电池组中其他电池同样的程度。例如，如果电池组中的某个电池与其他电池相比相对较弱，那么这一弱电池将比其他电池充电更长一段时间或充电更频繁，以便它不会造成电池组总性能的下降。作为另一个例子，如果电池组中的某个电池与其他电池相比相对较强，那么这一强电池将被放电，以便它不会造成其他电池充电时间和频度的减小。因此，电池充电均衡提高了电池组的使用寿命，这是因为电池组中每个电池都可以被单独地监视和控制以达到性能相同。
与现有有线式系统相比，根据本发明设计的EMS具有多个优点。一个优点是，由于无需额外的导线、布线配线以及与这些线路有关的安装，因此减少了EMS系统的材料费。另一个优点是，采用这种EMS就不需要一些高电压隔离部件，用来监视和控制具有相差很大的基电压的信号。另一个优点是，由于无需额外的导线、布线配线和高电压隔离部件，因此这种EMS重量轻。另一个优点是，由于该EMS不含任何与12VDC以上的电压连接的元件或模块，因此便于安装。另一个优点是，该EMS更可靠，并且很可能比有线式系统具有更长的使用寿命，这是因为EMS没有有线式系统中那种最易受损坏的单元即暴露的靠近电池的信号线。
本发明的EMS的还有一个优点是元件的模块化设计，这使得系统运行极为灵活、耐用。例如，某个BCM中出现单一故障或者电池中出现开路均不会使整个系统失灵，这是因为其他BCM仍能通过射频传输向控制单元发送信息和接收来自控制单元的控制信号。模块化结构还便于从系统中取出工作不正常或不起作用的BCM以及便于用修好的、新的或升级的BCM来更换。再者，通过对控制单元重新编程或对它发指令，模块化结构还便于将附加的BCM或其他系统模块引入系统中。
EMS的模块化结构使得可将一些系统部件安装在现有的电气系统部件内，例如将BCM安装在电池壳内，从而由生产商将它们做成这样的电气系统部件。例如，控制单元可做在电机控制器中或做在车上的电池充电器中。将EMS部件插入到现有电气系统部件中是有好处的，这是因为，这样可以进一步降低EMS的造价，提高EMS的可靠性，降低EMS的空间要求，提高EMS的灵活性，因此可使EMS直接与电机控制器或电池充电器结合在一起。
尽管这里描述和示出了EMS的一种具体实施方式
，显然，对熟练技术人员而言，可以有多种修改和变化。例如，本发明范围内的EMS包括便于传送射频传输的装置不是通过总导线通路(比如电气系统中的总导线)采用传导射频传输的方法，而是例如采用非传导方法(比如远离总导线的天线系统)，使射频传输进出控制单元和各个BCM。作为另一个例子，EMS还可以采用并非以上具体所述的射频来发送来自BCM的信息和来自控制单元的控制信号。另外，还可以采用模拟而不是数字传输方式通过射频来发送EMS产生的信息和控制信号。
因此，应当理解，在附属权利要求书的范围内，根据本发明原理的EMS可以不用这里具体所述的实施方式来实现。
权利要求
1．一种与电力设备一起使用的能量管理系统，该系统包括该设备上的一些电池控制模块，其中每个电池控制模块包括用于监视该设备的电源的至少一个工作参数的装置，其中该电源选自于电池组、电池组中的至少一个电池、电池中的至少一个单元、及它们的组合；和下列装置中的至少一个装置射频信号接收装置、射频发射装置、位置指示装置、存储装置、控制装置、控制器、及它们的组合，和该设备上的一个控制单元，可用来通过射频信号与电池控制模块通信，其中控制单元包括下列装置中的至少一个装置射频信号接收装置、射频信号发射装置、控制器、及它们的组合；其中，电池控制模块与控制单元都连接到公共传导传输媒介，以便进行射频通信，该传输媒介用于将电源连接到电力设备中的电源处理装置。
2．如权利要求1所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的接口装置，以便无需该控制单元而通过其他能量管理系统装置来访问电池控制模块。
3．如权利要求1所述的能量管理系统，其中各电池控制模块均包括一个射频接收机和一个射频发射机，以便与至少一个其他电池控制模块或与控制单元进行双向射频通信。
4．如权利要求1所述的能量管理系统，其中电池控制模块控制装置选自于音响指示装置、可视指示装置、电源分流装置、信号阻塞装置、以及它们的组合。
5．如权利要求4所述的能量管理系统，其中电源分流装置包括下列单元中的至少一个单元电阻、热电装置、以及它们的组合。
6．如权利要求5所述的能量管理系统，其中电源分流装置包括一个连接到由各电池的传热部分构成的散热片的热连接。
7．如权利要求1所述的能量管理系统，还包括一个置于电力设备上的电源充电器，其中电源充电器与总导线连接，其中电源充电器与控制单元连接，以便执行以下功能中至少一个功能接收来自控制单元的控制信号、从控制单元中检索电源工作参数信息、从电池控制模块中检索电源工作参数信息、及它们的组合。
8．如权利要求1所述的能量管理系统，还包括一个与总导线或控制单元之一连接的用户接口，用于执行以下功能中至少一个功能接收来自控制单元的控制信号、接收来自控制单元的电源工作参数信息、从电池控制模块中检索电源工作参数信息、为控制单元提供编程信息、为至少一个电池控制模块提供编程信息、及它们的组合。
9．如权利要求1所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的电池控制模块定位装置，用于通过射频信号确定能量管理系统中至少一个电池控制模块的位置。
10．如权利要求1所述的能量管理系统，其中这些电池控制模块可同时得到电源电压读数，以供后续检索。
11．一种与电力设备一起使用的能量管理系统，该系统包括该设备上的一些电池控制模块，其中每个电池控制模块包括用于监视该设备的电源的至少一个工作参数的装置，其中该电源选自于电池组、电池组中的至少一个电池、电池中的至少一个单元、及它们的组合；和下列装置中的至少一个装置射频信号接收装置、射频发射装置、存储装置、控制装置、控制器、及它们的组合；和其中，所述电池控制模块的射频接收和发射装置都连接到公共传导传输媒介，以便进行电池控制模块之间的射频通信，该传输媒介用于将电源连接到电力设备中的电源处理装置。
12．如权利要求11所述的能量管理系统，其中各电池控制模块均包括一个射频接收机和一个射频发射机，以便与其他电池控制模块进行双向射频通信。
13．如权利要求11所述的能量管理系统，其中各电池控制模块均包括一个存储装置，以便在其中存储电源工作参数信息，以供后续检索。
14．如权利要求13所述的能量管理系统，其中各电池控制模块均可同时对各自的电源进行电压监视，以供后续检索。
15．如权利要求11所述的能量管理系统，其中电池控制模块控制装置选自于音响指示装置、可视指示装置、电源分流装置、射频信号阻塞装置、以及它们的组合。
16．如权利要求15所述的能量管理系统，其中电源分流装置用于分流电源的电流，其中该电源选自于电池、电池单元、以它们的组合，其中电源分流装置包括下列单元中的至少一个单元电阻、热电装置、以及它们的组合。
17．如权利要求16所述的能量管理系统，其中电源分流装置包括一个连接到由各电池的传导部分构成的散热片的热连接。
18．如权利要求11所述的能量管理系统，还包括一个控制单元，该控制单元包括与总导线连接的射频发射机和射频接收机至少之一，以便与所述电池控制模块进行射频通信。
19．如权利要求18所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的接口装置，以便通过与该控制单元无关的射频信号访问电池控制模块。
20．如权利要求18所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的电池控制定位装置，以通过射频信号识别能量管理系统中相对的电池控制模块的位置。
21．一种与具有电池动力电源的电车一起使用的能量管理系统，该系统包括一些电池控制模块，其中每个电池控制模块包括位于车上的至少一个监视单元，用来测量电源的工作参数，该电源选自于电池组、电池组中的至少一个电池、电池中的至少一个单元、及它们的组合；至少一个其他装置，该其他装置选自于射频接收机、射频发射机、存储装置、控制装置、控制器、及它们的组合；和位于车上的一个控制单元，用来通过射频信号与电池控制模块通信，其中控制单元包括一个射频接收机和一个射频发射机；其中，控制单元与电池控制模块都连接到电源与车中电源处理装置之间的公共传导通路上，以便两者之间进行射频通信。
22．如权利要求21所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的接口装置，以便无需该控制单元而由其他装置通过射频信号访问电池控制模块。
23．如权利要求21所述的能量管理系统，其中各电池控制模块均包括至少一个电源控制装置、一个射频接收机和一个射频发射机，以便与至少一个其他电池控制模块或与控制单元进行双向射频通信。
24．如权利要求23所述的能量管理系统，其中电池控制模块电源控制装置选自于音响指示装置、可视指示装置、电源分流装置、射频信号阻塞装置、以及它们的组合。
25．如权利要求24所述的能量管理系统，其中电源分流装置包括下列单元中的至少一个单元电阻、热电装置、以及它们的组合。
26．如权利要求21所述的能量管理系统，还包括一个置于电力设备上的电源充电器，其中电源充电器与总导线连接，其中电源充电器与控制单元连接，以便执行以下功能中至少一个功能接收来自控制单元的控制信号、从控制单元中检索电源工作参数信息、从电池控制模块中检索电源工作参数信息、及它们的组合。
27．如权利要求21所述的能量管理系统，还包括一个与总导线连接的电池控制模块定位装置，用于通过射频信号确定能量管理系统中电池控制模块的相对位置。
28．如权利要求21所述的能量管理系统，还包括一个与总导线或控制单元之一连接的用户接口，用于执行以下功能中至少一个功能接收来自控制单元的控制信号、从控制单元中检索电源工作参数信息、从电池控制模块中检索电源工作参数信息、为控制单元提供编程信息、为至少一个电池控制模块提供编程信息、及它们的组合。
29．一种与具有电池动力电源的电车一起使用的能量管理系统，该能量管理系统包括位于车上的一些电池控制模块，其中每个电池控制模块包括至少一个监视单元，用于测量各自的电池或电池单元的工作参数，一个射频发射装置，一个射频接收装置，和存储装置、控制装置、控制器中的至少一个或多个装置；和位于该电力设备上的一个控制单元，用来通过射频信号与电池控制模块通信，其中控制单元包括一个射频接收机，一个控制器，用于评估所述电池控制模块发送的射频信号并提供控制信号，一个射频发射机，用于将射频控制信号发送给所述电池控制模块；其中，控制单元与各电池控制模块都连接到车辆电气系统中的公共总传导通路上，以便两者之间进行射频通信，该总传导通路贯穿电池组中的电池，并且将电池组连接到车中的电源处理装置。
30．如权利要求29所述的能量管理系统，还包括一个与总传导通路连接的与控制单元分离的接口装置，以便通过与该控制单元无关的射频信号访问电池控制模块。
31．如权利要求30所述的能量管理系统，还包括一个与总传导线通路连接的电池控制模块定位装置，用于通过射频确定能量管理系统中一个或多个电池控制模块的位置。
32．如权利要求29所述的能量管理系统，其中控制装置是选自于下列装置的至少一个装置音响指示装置、可视指示装置、电源分流装置、射频信号阻塞装置、以及它们的组合。
33．如权利要求32所述的能量管理系统，其中电源分流装置跨接在电源两端，并包括下列单元中的至少一个单元电阻、热电装置、以及它们的组合。
34．如权利要求29所述的能量管理系统，还包括一个置于电力设备上的电源充电器，其中电源充电器与总传导通路连接，其中电源充电器与控制单元连接，以便执行以下功能中至少一个功能接收来自控制单元的控制信号、从控制单元中检索电源工作参数信息、从电池控制模块中检索电源工作参数信息、及它们的组合。
全文摘要
一种射频能量管理系统包括一些电池控制模块和/或一个控制单元,它们通过射频用来交换电池工作参数/性能信息和控制信号。每个电池控制模块都包括一个或多个传感元件来测量各自电池的一个或多个工作参数,和下列装置中的至少一个装置:射频接收机、射频发射机、存储装置、控制器、一些控制装置、信号阻塞装置、及它们的组合。控制单元可用来监视和控制电池的工作参数,并包括射频接收机和射频发射机。控制单元根据预定的控制系统程序来评估发自电池控制模块的数据,并将一个预定的控制命令发送给一个或多个电池控制模块,以实现电池均衡和电池热管理。能量管理系统还可包括一个或多个用于识别系统中电池控制模块的相对位置的装置,和一个接口,使得可通过另一个与控制单元无关的装置与电池控制模块进行通信。射频信号无需附加的布线就可以在控制单元与各电池控制模块之间和在电池控制模块之间发送,从而消除了有线式系统的缺点。
文档编号H02J7/00GK1284033SQ9881329
公开日2001年2月14日 申请日期1998年12月22日 优先权日1997年12月23日
发明者蒂萨·R·卡伦纳斯利, 戴维·A·贝尔, 切恩·K·迈尼, 布鲁斯·M·莱恩 申请人:阿美里根公司