电动车辆电池组内的自适应多路径控制的制作方法

电动车辆电池组内的自适应多路径控制


背景技术：

1.车辆传感器系统通常使用无线通信来促进车辆传感器和控制系统之间的通信。例如，模块测量系统的传感器收集描述电池健康状况(例如温度和电压)的数据，并将数据无线传输到电池管理系统的无线网络控制器。然后，无线网络控制器可以将数据发送到车辆的电池管理系统。随着车辆电池组内电池和/或模块的密度增加，用于无线电传播的空间减少。因此，克服这些有限的无线电传播路径将是有利的。


技术实现要素：

2.根据本发明的实施方案涉及电动车辆电池组内的自适应多路径控制，特别是关于电池管理系统(bms)的模块测量系统(mms)和无线网络控制器(wnc)之间的通信。用于车辆(例如，车辆、重型车辆、越野车辆等)的bms可以包括一个或多个电池模块测量系统(mms)，其测量电池单元(battery cell)电压和温度并通过无线(例如，射频)链接到无线网络控制器(wnc)传输测量数据。反过来，所述wnc可以将整理的电池(cell)电压和温度数据发送到车辆的bms控制单元。随着车辆的电池组内电池和/或模块的密度增加，用于无线电传播的空间减少。这种减少的空间导致了电磁(em)混响环境，在该电磁混响环境中可以建立驻波，导致信号强度更高和更低的区域。为了控制mms的电磁无线电多路径，mms的超表面的一种或多种传输特性或反射特性被修改。例如，可以修改以下一项或多项：传输相位、传输幅度、反射相位和反射幅度。因此，超表面改变了电池组内的无线电传播路径，以确保每个mms上的天线不在电磁场模式中的无信号(null)(局部最小值)内。
3.在一个特定实施方案中，用于自适应多路径控制的方法包括修改以下至少一个：电池管理系统的模块测量系统的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性。在该实施方案中，所述超表面靠近模块测量系统的天线。所述方法还包括通过模块测量系统的天线传输电池传感器数据。
4.在一个特定实施方案中，公开了用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的电池管理系统。所述电池管理系统包括无线网络控制器和模块测量系统。在该实施方案中，所述mms被配置为执行步骤，包括修改以下至少一个：靠近天线的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性；和通过天线向无线网络控制器传输电池传感器数据。
5.在另一个实施方案中，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的装置。所述装置包括计算机处理器和可操作地耦合到所述计算机处理器的计算机存储器。在该示例性实施方案中，所述计算机存储器已在其内设置有计算机程序指令，当由所述计算机处理器执行时，使所述装置执行以下步骤：修改电池管理系统的模块测量系统的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性中的至少一个，其中所述超表面靠近该模块测量系统的天线；和通过所述模块测量系统的天线传输电池传感器数据。
6.本发明的前述和其他目的、特征和优点将从以下对如附图所示的本发明的示例性实施方案的更具体描述中显而易见，其中相同的附图标记一般代表本发明的示例性实施方案的相同部分。
附图说明
7.图1示出了根据本发明的至少一个实施方案，说明电动车辆电池组内的自适应多路径控制的示例系统的图；
8.图2a示出了根据本发明的至少一个实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的超表面的传输幅度的图；
9.图2b示出了根据本发明的至少一个实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的超表面的传输相位的图；
10.图3示出了根据本发明的至少一个实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多径控制的模块测量系统中的示例超表面和天线放置的图；
11.图4示出了根据本发明的至少一个实施方案，说明用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的示例方法的流程图；
12.图5示出了根据本发明的至少一个实施方案，说明用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的另一个示例方法的流程图；和
13.图6示出了根据本发明的至少一个实施方案，说明用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的另一个示例方法的流程图。
具体实施方式
14.在本文中使用的用于描述特定实施例的目的的术语不旨在限制进一步的实施例。每当使用诸如“a”、“an”和“the”的单数形式并且仅使用单个元素既不明确也不隐含地定义为强制性的，进一步的实施例也可以使用复数元素来实现相同的功能。同样，当一个功能随后被描述为使用复数元素来实现时，进一步的实施例可以使用单个元素或处理实体来实现相同的功能。将进一步理解，所述术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”，当使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件、组件和/或其任何组。
15.在本文中使用的用于描述特定实施例的目的的术语不旨在限制进一步的实施例。每当使用诸如“a”、“an”和“the”的单数形式并且仅使用单个元素既不明确也不隐含地定义为强制性的，进一步的实施例也可以使用复数元素来实现相同的功能。同样，当一个功能随后被描述为使用复数元素来实现时，进一步的实施例可以使用单个元素或处理实体来实现相同的功能。将进一步理解，所述术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”，当使用时，指定所述特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、过程、动作、元件、组件和/或其任何组。
16.应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，这些元件可以直接连接或耦合或通过一个或多个中间元件连接或耦合。如果两个元素a和b使用“或”组合，则应理解为公开了所有可能的组合，即只有a、只有b，以及a和b。相同组合的替代措辞是“在a和b中的至少一个”。这同样适用于多于两种元素的组合。
17.因此，虽然进一步的实施例能够进行各种修改和替代形式，但其一些特定的实施例在附图中示出并且随后将被详细描述。然而，该详细描述并不将进一步的实施例限制为
所描述的特定形式。进一步的实施例可以涵盖落入本发明范围内的所有修改、等同物和替代物。相同的数字在整个附图的描述中指代相同或相似的元件，当它们相互比较时可以相同或以修改的形式实现，同时提供相同或相似的功能。
18.图1示出了根据本发明的至少一个实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的系统的图。所述系统包括电池组(102)，例如用于电动车辆的高压电池。所述电池组(102)包括多个电池(104a-n)，例如锂离子(li-ion)电池。所述电池(104a-n)被分组为模块(106a-n)，使得每个模块(106a-n)包括所述电池(104a-n)的对应子集。所述电池(104a-n)可以使用外壳、底盘或其他外壳物理地分组为模块(106a-n)。所述电池(104a-n)也可以通过不同的电池分组(104a-n)被不同的模块测量系统(108a-n)监测而在逻辑上被分组为模块(106a-n)，这一点将在下文描述。
19.所述系统还包括电池管理系统(110)。所述电池管理系统(110)监测所述电池(104a-n)的各种属性并且将指示这些属性的电池传感器数据提供给车辆控制系统(112)。所述电池管理系统(110)包括多个模块测量系统(mms)(108a-n)。每个mms(108a-n)被配置为监测电池(104a-n)的相应模块(106a-n)。例如，每个模块(106a-n)可以具有连接到底盘、底座、托盘或保持模块(106a-n)的电池(104a-n)的其他机构的mms(108a-n)。每个mms(108a-n)包括传感器以测量其对应模块(106a-n)的电池(104a-n)的各种属性。这样的属性可以包括电压、电流、温度和潜在的其他属性。所述属性在mms(108a-n)生成的电池传感器数据中指示。
20.每个mms(108a-n)对其电池传感器数据进行编码以作为无线信号传输，并通过无线信道(例如，2.4ghz无线信道)将其电池传感器数据传输到无线网络控制器(wnc)(114)。然后，所述wnc(114)使用有线或无线通信信道将从所述mms(108a-n)接收的电池传感器数据发送到车辆控制系统(vcs)(112)。所述vcs(112)可以包括车辆的中央“计算机”。所述vcs(112)可以是中央控制单元或可以统称为一种或多种车辆子系统。
21.随着所述电池组(102)内的电池(104a-n)和/或模块(106a-n)的密度增加，用于无线电传播的空间减小。这导致了电磁(em)混响环境，该电磁混响环境可以建立驻波，导致信号强度更高和更低的区域。为了控制所述mms(108a-n)的电磁无线电多路径，每个mms(108a-n)包括超表面(116a-n)。所述超表面(116a-n)改变电池组内的无线电传播路径，以确保每个mms(108a-n)上的天线(120a-n)不在电磁场模式的无信号(局部最小值)内。
22.所述超表面(116a-n)可以包括包含多个单元电池的电带隙材料。每个单元电池可以被控制(例如，通过相应的mms(108a-n)的控制器)以改变超表面(116a-n)的传输幅度(参见图2a)和传输相位(参见图2b)。例如，改变耦合到超表面(116a-n)的变容二极管的电容可以修改所述超表面(116a-n)的传输幅度和相位。在一些实施方案中，所述超表面(116a-n)的反射特性被修改。例如，可以使用pin二极管实现幅度和相位切换(例如，通过改变pin二极管的开/关状态或衰减/未衰减状态)。通过控制mms(108a-n)上靠近天线的所述超表面(116a-n)的传输和反射特性，改变天线处的信号以防止天线定位在无信号(局部最小值)并且无法与所述wnc(114)通信。例如，如图3所示，将所述超表面电池(304a、b)相对于天线(302)放置以改变来自所述天线(302)的信号的传播路径。所述超表面(116a-n)的传输和反射特性可以在响应mms(108a-n)传输失败的情况下，根据预定义的调制模式随时间的变化而调制，或根据其他标准而调制。
23.为了进一步解释，图4示出了根据本发明的实施例的用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的示例方法的流程图。图4的方法包括修改(410)(例如，通过mms(108a-n))以下至少一个：电池管理系统(110)的mms(108a-n)的超表面(116a-n)的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面(116a-n)靠近所述mms(108a-n)的天线。所述超表面(116a-n)改变了电池组内的无线电传播路径，以确保每个mms(108a-n)上的天线不在电磁场模式中的无信号(局部最小值)内。所述超表面(116a-n)可以包括包含多个单元电池的电带隙材料。通过控制所述mms(108a-n)上靠近天线的超表面(116a-n)的传输和反射特性，改变天线处的信号以防止天线处于无信号(局部最小值)，无法与所述wnc(114)通信。所述超表面(116a-n)的传输和反射特性可以在响应mms(108a-n)传输失败的情况下，根据预定义的调制模式随时间的变化而调制，或根据其他标准而调制。
24.图4所述的方法还包括通过所述mms(108a-n)的天线传输(420)电池传感器数据。每个mms(108a-n)包括传感器以测量其对应模块(106a-n)的电池(104a-n)的各种属性。这些属性可以包括电压、电流、温度和潜在的其他属性。这些属性在mms(108a-n)生成的电池传感器数据中指示。每个mms(108a-n)对其电池传感器数据进行编码以作为无线信号传输，并将其电池传感器数据传输到无线网络控制器(wnc)(114)(例如，2.4ghz无线信道)。然后，所述wnc(114)使用有线或无线通信信道将从所述mms(108a-n)接收的电池传感器数据发送到车辆控制系统(vcs)(112)。
25.为了进一步解释，图5示出了根据本发明的实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的另一个示例方法的流程图。图5的方法与图4的相似之处在于，图5的方法包括修改(410)(例如，通过mms(108a-n))以下至少一个：电池管理系统(110)的mms(108a-n)的超表面(116a-n)的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面(116a-n)靠近所述mms(108a-n)的天线；和通过所述mms(108a-n)的天线传输(420)电池传感器数据。
26.图5的方法与图4的不同之处在于，修改(410)(例如，通过mms(108a-n))以下至少一个：电池管理系统(110)的mms(108a-n)的超表面(116a-n)的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面(116a-n)靠近所述mms(108a-n)的天线包括修改(510)(例如，通过mms(108a-n))传输幅度和传输相位。例如，在一些实施方案中，所述mms(108a-n)的控制器可以改变耦合到所述超表面(116a-n)的变容二极管的电容，从而修改所述超表面(116a-n)的传输幅度和传输相位。
27.为了进一步解释，图6示出了根据本发明的实施方案，用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的另一个示例方法的流程图。图6的方法与图4的类似之处在于，图6的方法包括修改(410)(例如，通过mms(108a-n))以下至少一个：电池管理系统(110)的mms(108a-n)的超表面(116a-n)的一种或多种传输特性和/或一种或多种反射特性，其中所述超表面(116a-n)靠近mms(108a-n)的天线；和通过mms(108a-n)的天线传输(420)电池传感器数据。
28.图6的方法与图4的不同之处在于，修改(410)(例如，通过mms(108a-n))以下至少一个：电池管理系统(110)的mms(108a-n)的超表面(116a-n)的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面(116a-n)靠近所述mms(108a-n)的天线包括修改(610)(例如，通过mms(108a-n))反射幅度和反射相位。在一些实施方案中，所述mms(108a-n)的控制器可以使用耦合到所述超表面(116a-n)的pin二极管来修改超表面(116a-n)的反射幅度
和反射相位。例如，所述mms(108a-n)的控制器可以改变pin二极管的开/关状态或衰减/未衰减状态以修改反射幅度和反射相位。
29.鉴于上述解释，读者将认识到根据本发明的实施方案的电动车辆电池组内的自适应多路径控制的益处包括但不限于：通过防止天线处于局部em最小值，提高了无线电池监控系统的性能。
30.本发明的优点和特征可以通过以下陈述进一步描述：
31.1.一种用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的方法，该方法包括：修改以下至少一个：电池管理系统的模块测量系统的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面靠近所述模块测量系统的天线；和通过所述模块测量系统的天线传输电池传感器数据。
32.2.根据陈述1所述的方法，其中修改以下至少一个：所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性包括修改传输幅度和传输相位。
33.3.根据陈述1或2所述的方法，其中通过改变耦合到所述超表面的变容二极管的电容来修改所述传输幅度和所述传输相位。
34.4.根据陈述1至3中任一项所述的方法，其中修改以下至少一个：所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性包括修改反射幅度和反射相位。
35.5.根据陈述1至4中任一项所述的方法，其中通过调制耦合到所述超表面的pin二极管来修改所述反射幅度和所述反射相位。
36.6.根据陈述1至5中任一项所述的方法，其中所述超表面包括包含多个单元电池的电带隙材料。
37.7.根据陈述1至6中任一项所述的方法，其中修改所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性中的至少一个是在响应所述模块测量系统传输失败的情况下执行的。
38.8.根据陈述1至7中任一项所述的方法，其中修改以下至少一个：根据预定义的调制模式来执行修改所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性。
39.9.一种用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的电池管理系统，包括：无线网络控制器；和模块测量系统，所述模块测量系统被配置为执行步骤，包括：修改以下至少一个：靠近天线的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性；和通过天线向无线网络控制器传输电池传感器数据。
40.10.根据陈述9所述的电池管理系统，其中修改以下至少一个：所述超表面的所述一种或多种传输特性和所述一种或多种反射特性包括修改传输幅度和传输相位。
41.11.根据陈述9或10所述的电池管理系统，其中通过改变耦合到所述超表面的变容二极管的电容来修改所述传输幅度和所述传输相位。
42.12.根据陈述9至11中任一项所述的电池管理系统，其中修改以下至少一个：所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性包括修改反射幅度和反射相位。
43.13.根据陈述9至12中任一项所述的电池管理系统，其中通过调制耦合到所述超表面的pin二极管来修改所述反射幅度和所述反射相位。
44.14.根据陈述9至13中任一项所述的电池管理系统，其中所述超表面包括包含多个单元电池的电带隙材料。
45.15.根据陈述9至14中任一项所述的电池管理系统，其中修改所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性中的至少一个是在响应所述模块测量系统传输失败的情况下执行的。
46.16.根据陈述9至15中任一项所述的电池管理系统，其中修改以下至少一个：根据预定义的调制模式来执行修改所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性。
47.17.一种用于电动车辆电池组内的自适应多路径控制的装置，所述装置包括计算机处理器、可操作地耦合到所述计算机处理器的计算机存储器，所述计算机存储器在其内设置有计算机程序指令，当所述计算机程序指令在被计算机处理器执行时，使所述装置执行步骤：修改电池管理系统的模块测量系统的超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性，其中所述超表面靠近所述模块测量系统的天线；和通过所述模块测量系统的天线传输电池传感器数据。
48.18.根据陈述17所述的装置，其中修改以下至少一个：所述超表面的所述一种或多种传输特性和所述一种或多种反射特性包括修改传输幅度和传输相位。
49.19.根据陈述17或18所述的装置，其中通过改变耦合到超所述表面的变容二极管的电容来修改所述传输幅度和所述传输相位。
50.20.根据陈述17至19中任一项所述的装置，其中修改以下至少一个：所述超表面的一种或多种传输特性和一种或多种反射特性包括修改反射幅度和反射相位。
51.可以在本文中借助说明特定功能的执行及其关系的方法步骤来描述一个或多个实施方案。为方便描述，在本文中任意定义这些功能构件和方法步骤的边界和顺序。只要适当的执行指定的功能和关系，就可以定义替代的边界和顺序。因此，任何这样的替代边界或顺序都在权利要求的范围和精神之内。此外，为了描述的方便，已任意定义这些功能构件的边界。只要适当的执行某些重要的功能，就可以定义替代的边界。同样地，流程图也可以在本文中任意定义以说明某些重要的功能。
52.在所使用的范围内，流程图的边界和顺序可以以其他方式定义，并仍然执行某些重要的功能。因此，功能构件和流程图和顺序的这种替代性定义都在权利要求的范围和精神之内。本领域的一般技术人员还将认识到，本文中的功能构件和其他说明性构件、模块和组件可以如所说明的那样或通过分立组件、特定应用集成电路、执行适当软件的处理器等或其任何组合实现。
53.虽然在本文中明确描述了一个或多个实施方案的各种功能和特征的特定组合，但这些特征和功能的其他组合也同样是可能的。本发明不受本文中所公开的特定实施例的限制，并明确地纳入了这些其他组合。
54.从上述描述中可以理解，在不背离本技术的真正精神的情况下，可以对本发明的各种实施方案进行修改和变化。本说明书中的描述仅用于说明的目的，不应理解为限制性的意义。本发明的范围仅由以下权利要求的语言来限制。