用于监督机动车电池单体的具有独立供电和点对点以太网通信的系统的制作方法

本发明属于电池管理，更具体地涉及基于电池单体传感器电路的电池管理。

背景技术：

1、电池通常包括一定数量的电池单体，例如24个电池单体。

2、为了监测此类电池，采用电池单体监测系统cms（英文缩写，表示“cellmanagement system”）。电池单体监测系统cms包括至少一个电池单体传感器电路csc（英文缩写，表示“cell sensor circuit”），其负责监督电池10的至少一个电池单体11。图1示出了这样的系统。

3、电池单体监督是指确定每个电池单体两端的电压。为了监督一个电池的全部电池单体，需要多个电池单体传感器电路csc。

4、这些电池单体传感器电路csc以链式连接（英文中称为“daisy chain”），也就是说，通过隔离的点对点通信总线进行连接（通过电容耦合或通过变压器进行隔离）。其中一个电池单体传感器电路csc实现与外部微控制器的接口，该外部微控制器确保与车辆其余部分进行通信。与外部微控制器连接的电池单体传感器电路csc充当主控制器，因为其他电池单体传感器电路csc的数据在到达外部微控制器之前经由其传输。

5、每个电池单体传感器电路csc直接由所监督的电池单体供电。由于电池的各个电池单体串联连接，一个电池单体的故障会导致全部电池单体失效。如果由电池单体传感器电路csc监督的其中一个电池单体失效，则相应的电池单体传感器电路csc不再供电。于是，无法知道哪个电池单体失效。

6、此外，未供电的电池单体传感器电路csc不再能够充当由相对于与主控制器的连接而言设置在下游的其他电池单体传感器电路csc所确定的信息的中继。因此，从失效的电池单体传感器电路开始，会失去对所有电池单体传感器电路csc的访问。

7、应当注意的是，在某些情况下，设置有一个备用主控制器，其相对于主控制器设置在电池单体传感器电路csc链的最后位置，这使得能够反转链式连接的方向，并恢复对原先无法通过主控制器访问的电池单体传感器电路csc的访问。即使在这种情况下，仍然无法访问通常由包括失效电池单体的电池单体组供电的电池单体传感器电路csc。此外，这种备用主控制器的存在增加了电池管理系统的成本。

8、这样的电池管理系统显然存在若干问题。

9、第一问题与电池单体传感器电路csc的供电故障有关，该故障使对所有被监督的电池单体的监督失效。

10、第二问题与在电池单体传感器电路csc的供电发生故障时难以确定哪个电池单体失效有关。由于不同电池单体的电压和电流测量值不再可用，因此无法确定需要更换的失效电池单体。此时有必要更换全部电池单体或者逐个对其进行测试。在这两种情况下，维修在经济上都不是高效的。

11、第三问题与具有备用控制器并能够反转对电池单体传感器电路csc链的询问方向的电池管理系统复杂性增加有关。

12、第四问题与电池单体传感器电路csc的不可忽略的功耗有关，该功耗会导致电池放电。

13、第五问题与所谓“daisy chain”类型的通信未标准化并因此成为各方案互操作性的障碍有关。

14、本发明旨在解决这些不同的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于一种用于监督机动车牵引电池的电池单体的系统，包括区域控制器和至少两个监督板，每个监督板被构造成通过电压测量来执行对牵引电池的至少一个电池单体的监督，其中：

2、a. 区域控制器通过第一以太网连接和第二以太网连接连接到两个监督板，所述监督板通过第三以太网连接彼此两两连接，

3、b. 区域控制器包括微控制器、第一以太网接口、第二以太网接口和交流电源，所述微控制器被构造成控制所述以太网接口和所述交流电源，

4、c. 所述交流电源被构造成向所述区域控制器的所述以太网接口和所述微控制器供电，

5、d. 所述交流电源还被构造成经由所述区域控制器与一个监督板之间的第一以太网连接在一对双绞导体上提供电力，

6、e. 每个监督板包括数据处理级和供电级，所述数据处理级包括第一以太网接口，所述第一以太网接口经由第一隔离装置和第一高通滤波器连接至所述以太网连接中的一个，并且包括第二以太网接口，所述第二以太网接口经由第二隔离装置和第二高通滤波器连接至所述以太网连接中的另一个，所述高通滤波器被构造成仅允许与数据相关的电压变化通过至所述以太网接口并滤除供电电压变化，所述数据处理级还包括至少两个电池单体监测器，每个所述电池单体监测器均被构造成执行对所述电池的至少一个电池单体的监督，所述供电级连接至以太网连接，以便向每个所述电池单体监测器以及所述监督板的所述以太网接口供电，

7、f. 每个监督板包括次级交流电源，所述次级交流电源被构造成经由两个监督板之间的以太网连接在一对双绞导体上提供电力，

8、g. 所述交流电源被构造成使其供电频率被选择为显著低于与数据相关的频率，并且能够被所述高通滤波器滤除。

9、所述供电级可针对每个电池单体监测器包括隔离装置，所述隔离装置一方面连接到交直流转换器，另一方面经由供电连接连接到所述以太网连接。

10、所述隔离装置可为感应型，特别是隔离变压器。

11、隔离装置可设置在所述以太网接口与所述以太网连接之间，以及设置在所述高通滤波器与所述以太网连接之间。

12、隔离装置可设置在第一以太网连接与每个区域控制器的交流电源之间，并且隔离装置设置在第三以太网连接与每个监督板的辅助交流电源之间。

13、隔离装置可为感应型，特别是隔离变压器。

14、所述数据处理级可包括连接在所述以太网接口与所述电池单体监测器之间的数据缓冲器。

15、在一个监督板中，所述电池单体监测器可形成一条链，在该链中，第一电池单体监测器通过第一点对点连接连接到所述数据缓冲器，并且通过另一点对点连接连接到另一电池单体监测器，其他电池单体监测器各自通过第二点对点连接连接到其最近邻，从而由电池单体监测器发出的数据逐级传送至所述数据缓冲器。

16、所述第一点对点连接可为spi连接，所述第二点对点连接为电隔离的spi连接。

17、在一个监督板中，所述电池单体监测器可各自经由数据总线连接到所述数据缓冲器。

18、所述数据总线可为spi型，至少一个所述电池单体监测器经由隔离电容与所述数据总线隔离。

1.一种用于监测机动车牵引电池的电池单体（11）的系统，包括区域控制器（1a）和至少两个监督板（1b），每个监督板（1b）被构造成通过电压测量来执行对所述牵引电池的至少一个电池单体（11）的监测，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的监督系统，其中，所述供电级针对每个电池单体监测器（1b22）包括隔离装置（1b31），所述隔离装置一方面连接到交直流转换器（1b32），另一方面经由供电连接连接到所述以太网连接（2）。

3.根据权利要求2所述的监督系统，其中，所述隔离装置（1b31）为感应型，特别是隔离变压器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的监督系统，其中，隔离装置（2a21，2b21，2b41）设置在所述以太网接口（1a2，1a4）与所述以太网连接（2，3）之间，以及设置在所述高通滤波器（1b19，1b39）与所述以太网连接（2，3，4）之间。

5.根据权利要求4所述的监督系统，其中，隔离装置（2a31）设置在第一以太网连接（2）与每个区域控制器（1a）的交流电源（1a3）之间，并且隔离装置（2b34）设置在第三以太网连接（4）与每个监督板的辅助交流电源（1b33）之间。

6.根据权利要求4或5所述的监督系统，其中，隔离装置（2a21，2a41，2a31，2b21，2b41，2b34）为感应型，特别是隔离变压器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的监督系统，其中，所述数据处理级包括连接在所述以太网接口（1b20，1b40）与所述电池单体监测器（1b22）之间的数据缓冲器（1b21）。

8.根据权利要求7所述的监督系统，其中，在一个监督板（1b）中，所述电池单体监测器（1b22）形成一条链，在该链中，第一电池单体监测器（1b22）通过第一点对点连接连接到所述数据缓冲器（1b21），并且通过另一点对点连接连接到另一电池单体监测器（1b22），其他电池单体监测器（1b22）各自通过第二点对点连接连接到其最近邻，从而由电池单体监测器（1b22）发出的数据逐级传送至所述数据缓冲器（1b21）。

9.根据权利要求8所述的监督系统，其中，所述第一点对点连接是spi连接，所述第二点对点连接是电隔离的spi连接。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的监督系统，其中，在监督板（1b）中，所述电池单体监测器（1b22）各自经由数据总线连接到所述数据缓冲器（1b21）。

11.根据权利要求10所述的监督系统，其中，所述数据总线为spi型，至少一个所述电池单体监测器（1b22）经由隔离电容（1b23）与所述数据总线隔离。