阅读说明：本技术 用于高压汽车电池组的双单元管理程序电路 (Dual-unit management program circuit for high-voltage automobile battery pack ) 是由 约翰内斯·P·M·范拉默任 于 2019-07-25 设计创作，主要内容包括：一种高压汽车电池组、系统、架构和方法包括：连接到双单元管理程序电路(412)的第一相邻电池单元(410)和第二相邻电池单元(420),所述双单元管理程序电路(412)被定位成桥接所述第一电池单元和所述第二电池单元并且被连接成监测所述第一电池单元和所述第二电池单元,其中所述双单元管理程序电路包括单独地或与外部开关电感器(501)组合地用于分别测量所述第一电池单元和所述第二电池单元中的每一个处的电压、阻抗和温度的电流注入和阻抗检测电路系统(510),所述外部开关电感器(501)被耦合以跨所述第一电池单元(505)或所述第二电池单元(506)切换,以便对所述第一电池单元和所述第二电池单元进行低损耗阻抗测量。(A high voltage automotive battery, system, architecture and method includes: a first adjacent battery cell (410) and a second adjacent battery cell (420) coupled to the dual cell supervisor circuit (412), the dual cell supervisor circuit (412) is positioned to bridge the first battery cell and the second battery cell and connected to monitor the first battery cell and the second battery cell, wherein the dual cell supervisor circuit comprises current injection and impedance detection circuitry (510) for measuring voltage, impedance, and temperature at each of the first battery cell and the second battery cell, respectively, either alone or in combination with an external switched inductor (501), the external switch inductor (501) is coupled to switch across the first battery cell (505) or the second battery cell (506), so as to make low loss impedance measurements of the first battery cell and the second battery cell.)

用于高压汽车电池组的双单元管理程序电路

技术领域

本发明总体上涉及监测电池单元。一方面，本发明涉及用于与监测电池单元一起使用以检测单元电压、阻抗、电流、温度等的单元管理程序电路、方法和系统。

背景技术

用于高压电池组应用如这种汽车应用(例如，混合动力和电动车辆)和工业应用(例如，储能系统和不间断供电系统)的电池管理系统(BMS)都是围绕被称为单元管理程序电路的IC构建的。现有的电池管理系统具有多单元管理程序电路(MCSC)，其中每个MCSC集成电路被连接成监测六个或更多个电池单元(例如，MC33771B_SDS管理7到14个单元)。并且虽然正在开发单个单元管理程序电路(SCSC)使得每个SCSC集成电路被连接成监测单个电池单元，但是这种SCSC解决方案通常必须被安装在其监测的单元附近。如应了解的是，在阻抗测量复杂性(例如，MCMS IC需要在MCMS IC与其单元之间的许多长导线以便测量阻抗)、对外部部件的需求(例如，MSCS IC需要外部温度传感器部件以及相关联的连接布线，而SCSIC不需要，因为其安装在受监督单元附近)以及总IC成本(例如，与SCSC方法相比，对于在典型的汽车应用中可能需要100个IC的给定电池系统来说，需要更少MSCS IC)方面，MCSC方法与SCSC方法之间存在折衷。从上文可以看出，由于精确且有效地监测多单元电池系统的单元电压、温度、阻抗以及其它性能参数带来的挑战，现有的单元管理程序电路在实践层面上是极其困难的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种电池组，其包括：

至少第一电池单元和第二电池单元；以及

双单元管理程序电路，其被定位成桥接所述第一电池单元和所述第二电池单元并且被连接成监测所述第一电池单元和所述第二电池单元，其中所述双单元管理程序电路包括用于分别测量所述第一电池单元和所述第二电池单元中的每一个处的电压、阻抗和温度的电流注入和阻抗检测电路系统。

在一个或多个实施例中，所述第一电池单元和所述第二电池单元是多单元汽车电池组中的相邻电池单元。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序电路包括双单元管理程序集成电路，所述双单元管理程序集成电路不需要用于测量所述第一电池单元和所述第二电池单元的阻抗的外部部件。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序电路包括双单元管理程序集成电路，所述双单元管理程序集成电路安装在第一电源排上，所述第一电源排将所述第一电池单元的第一电极耦合到所述第二电池单元的第二电极。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序电路包括：

第一模拟电路，其被耦合以测量所述第一电池单元处的电压；以及

第二模拟电路，其被耦合以测量所述第二电池单元处的电压。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序电路包括数字电路和一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，以便平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序电路包括一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以在阻抗测量期间用反相电流驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，使得来自所述一对DAC电路的电流的总和可以始终保持恒定，以便在所述双单元管理程序电路处维持恒定温度。

在一个或多个实施例中，所述电池组进一步包括外部开关电感器，所述外部开关电感器被耦合以跨所述第一电池单元或所述第二电池单元切换，以便对所述第一电池单元和所述第二电池单元进行低损耗阻抗测量。

根据本发明的第二方面，提供一种高压电池单元测量系统，其包括：

双单元管理程序集成电路，其包括电流注入和阻抗检测电路系统，所述电流注入和阻抗检测电路系统通过多个端连接以分别在第一电池单元和第二电池单元中的每一个处进行电压、温度和阻抗测量，所述第一电池单元和所述第二电池单元串联连接在所述第一电池单元的第一端与所述第二电池单元的第二端之间。

在一个或多个实施例中，所述第一电池单元和所述第二电池单元是多单元汽车电池组中的相邻电池单元。

在一个或多个实施例中，所述电流注入和阻抗检测电路系统包括：第一模拟电路，其被耦合以测量所述第一电池单元处的电压；以及第二模拟电路，其被耦合以测量所述第二电池单元处的电压。

在一个或多个实施例中，所述电流注入和阻抗检测电路系统包括数字电路和一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，以便平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。

在一个或多个实施例中，所述电流注入和阻抗检测电路系统包括一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以在阻抗测量期间用反相电流驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，使得来自所述一对DAC电路的电流的总和可以始终保持恒定，以便在所述双单元管理程序电路处维持恒定温度。

在一个或多个实施例中，所述高压电池单元测量系统进一步包括外部开关电感器，所述外部开关电感器被耦合以跨所述第一电池单元或所述第二电池单元切换，以便对所述第一电池单元和所述第二电池单元进行低损耗阻抗测量。

在一个或多个实施例中，所述高压电池单元测量系统进一步包括外部开关电感器，所述外部开关电感器被耦合以跨所述第一电池单元或所述第二电池单元切换，以便平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。

根据本发明的第三方面，提供一种用于监测多单元电池组中第一相邻电池单元和第二相邻电池单元的方法，其包括：

用多个端将双单元管理程序集成电路附连到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元，所述多个端连接到所述第一电池单元的第一端、所述第二电池单元的第二端以及所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元共同共享的第三端；

将第一反相电流和第二反相电流分别注入到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元中；以及

在所述双单元管理程序集成电路处测量来自所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一输出和第二输出，所述第一输出和所述第二输出分别指示响应于对所述第一反相电流和所述第二反相电流作出响应的所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一单元电压和第二单元电压。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：在所述双单元管理程序集成电路处测量来自所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第三输出和第四输出，所述第三输出和第四输出分别指示响应于对所述第一反相电流和所述第二反相电流作出响应的所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一单元阻抗和第二单元阻抗。

在一个或多个实施例中，所述双单元管理程序集成电路中的一对数模转换器电路分别将所述第一反相电流和所述第二反相电流注入到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元中。

在一个或多个实施例中，外部开关电感器被耦合以交替地跨所述第一电池单元和所述第二电池单元切换，以便对所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元进行低损耗阻抗测量。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：用所述双单元管理程序集成电路主动平衡所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元处的电压。

本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。

附图说明

在结合以下附图考虑优选实施例的以下详细描述时，可以理解本发明并且获得其众多目的、特征和优点。

图1描绘了集成阻抗测量电路的简化框图。

图2描绘了由单个单元管理程序电路测量的示例DAC电流和IC温度的模拟波形，所述单个单元管理程序电路将正弦DAC电流注入到单元中以测量单元温度。

图3以图解的方式描绘了电池管理系统的电路板布局，所述电池管理系统在每个电池单元处使用单个单元管理程序电路以来监测单元性能。

图4以图解的方式描绘了根据本公开的所选实施例的电池管理系统的第一电路板布局，所述电池管理系统使用安装在相邻单元的正极端与负极端之间的双单元管理程序电路。

图5描绘了根据本公开的所选实施例的双单元管理程序集成电路的简化框图，所述双单元管理程序集成电路被连接成监测两个电池单元。

图6以图解的方式描绘了根据本公开的所选实施例的电池管理系统的第二电路板布局，所述电池管理系统使用安装在连接相邻单元的母排上的双单元管理程序电路。

具体实施方式

本文所述的高压汽车电池管理系统、架构和方法用于使用双单元管理程序集成电路同时监测相邻的电池单元对以获得差分单元电压、阻抗和电池温度测量，由此基于单个单元管理程序或多单元管理程序提供优于电池管理系统的众多优点。在所选实施例中，每个双单元管理程序集成电路定位且连接在相邻的电池单元之间以将单个单元管理程序的优点(例如，短局部布线、多温度测量点、阻抗测量、简单组装)与多单元管理程序的那些优点(例如，更少的IC、更高的电源电压)相结合，同时还以恒定的管芯温度(例如，不需要外部部件)和/或以最小的能量损耗(例如，最少的外部部件)对相邻单元进行阻抗测量。例如，通过在相邻单元的正极端与负极端之间安装双单元管理程序电路(DCSC)，每个DCSC可以在无需外部部件的情况下以短局部布线连接进行单元阻抗测量，同时消耗功率，或者可以通过使用很少外部部件以非常少的功耗测量单元阻抗。在其它实施例中，每个DCSC可以被安装在连接相邻单元的母排上，使得可以减小挠曲箔的大小以降低总体系统成本。当被连接以监测两个相邻的电池单元时，每个DCSC可以包括互补的电流注入电路对和阻抗检测电路系统，所述互补的电流注入电路对和所述阻抗检测电路系统被耦合以接收由双单元提供的组合电源电压，从而使将提供给单个单元管理程序电路的电源电压加倍。与SCSC相比，这是一个优点，因为负载过重的电池单元的几乎为零的电压可能低于SCSC的运行电压。另外，每个DCSC可以包括一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以在阻抗测量期间以反相电流驱动电池单元，使得IC中的两个DAC的电流的总和可以对于所有测量频率始终保持恒定以在双单元管理程序电路处维持恒定温度，由此减少或消除由温度变化引起的测量误差。可替换的是，每个DCSC可以连接到外部开关电感器元件，所述外部开关电感器元件耦合到相邻电池单元的公共节点，从而提供用于温度监测的几乎无损耗的阻抗测量。通过所公开的DCSC实施例可以了解到，与单个单元管理程序相比，DCSC具有许多优点，包括较大的电源电压运行参数、在阻抗测量期间减少的温度变化、减小的IC和通信线路的数量以及更容易组装以满足严格的PCB占用面积限制。

虽然本公开可以在各种电池系统应用中使用双单元管理程序电路，但是为了简洁起见，本说明书涉及所选择的双单元管理程序电路实施例，而不详细描述与电流注入阶段和/或阻抗检测阶段相关的常规技术，所述阶段使用低压降(LDO)调节器、模数(ADC)架构、数模转换器(DAC)架构、电压比较电路、数字逻辑电路以及这种系统和操作其部件的单个系统的其它功能方面。另外，本文包含的各个附图中所示的连接线旨在表示各种元件之间的示例功能关系和/或物理耦合。应当注意，在实际实施例中可以存在许多替代性或另外的功能关系或物理连接。另外，为了便于讨论，附图示出了示例双单元管理程序实施方式，但是本领域的技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下使用所提供的指南使所示技术适用于与其它双单元管理程序实施方式一起使用。

为了提供另外的细节以便更好地理解常规的单元管理程序电路设计的局限性，现在参考图1，其是示出集成阻抗测量电路12的简化框图10，所述集成阻抗测量电路12被连接成测量电池单元11的阻抗。如所示出的，集成阻抗测量电路12包括DAC 13，所述DAC 13被连接成响应于由正弦/余弦发生器15生成的正弦输入控制信号将电流(例如，正弦电流、方波电流等)注入到电池单元11中。此外，集成阻抗测量电路12包括ADC 14，所述ADC 14被连接成通过将电池单元11两端产生的所得模拟电压纹波转换为通过处理器16处理的数字值来测量响应于所注入的电流生成的电池单元11的电压变化，所述处理器16被连接到来自正弦/余弦发生器15的输出和来自ADC 14的数字输出以计算单元11的阻抗。在所选实施例中，数字处理器16接收来自ADC 14的电压数据，将电压数据的低频部件与电压数据的高带宽(例如，包括高频)部件分离，并从高带宽部件中提取电池单元11的阻抗信息。不幸的是，通过利用集成电流源将电流注入到单元中来测量阻抗的单元管理程序电路通常具有温度变化问题，所述温度变化问题源于来自DAC 13的电流将导致集成阻抗测量电路12损耗的事实。例如，在4V单元电压和100mA电流的情况下，所产生的400mW的功耗将导致集成阻抗测量电路12显著升温。

当注入的电流频率较低(例如，低于100Hz)时，损耗将导致集成阻抗测量电路12的温度以时延的方式随测量频率同步变化。如果IC电路如电压参考不完全与温度无关，则这可能导致较大的测量误差。为了说明这个问题，现在参考图2，其描绘了由单个单元管理程序电路测量的示例DAC电流和IC温度的模拟波形20。如所示出的，为了测量单元温度，将正弦DAC电流21注入到单元中。在此电流频率下，测得的IC温度波形22也随同步正弦信号变化。温度变化的幅值和相位将误差引入阻抗的幅值和相位的测量中。

为了提供另外的细节以便更好地理解常规单元管理程序电路设计的局限性，现在参考图3，其是以图解的方式描绘电池管理系统的电路板布局的简化框图300，所述电池管理系统在每个电池单元310、320、330处使用单个单元管理程序(SCS)电路312、322、332以分别监测电池单元的性能。如所示出的，单元管理程序电路312、322、332被安装成尽可能靠近其相应单元的负极端。这保证了最佳可能的热耦合，因此可以尽可能准确地测量内部温度。例如，第一SCS电路312被定位成紧密连接到电池单元310的负极端311，其中一或多个短导体29连接到负极端311，并且一个或多个长导体31连接到正极端313。类似地，第二SCS电路322被定位成紧密连接到电池单元320的负极端323，其中一个或多个短导体33连接到负极端323，并且一个或多个长导体34连接到正极端321，同时第三SCS电路332被定位成紧密连接到电池单元330的负极端331，其中一个或多个短导体36连接到负极端331，并且一个或多个长导体37连接到正极端333。以菊花链配置连接的单个单元管理程序电路312、322、332使用通信导体28、31、32、35、38、39来传送输入/输出通信信号。如所示出的，可以看出，不同的单元管理程序电路之间存在许多长通信导体，所述长通信导体必须路由在挠曲箔301上以避开电源排302、303、通气孔304以及其它布局约束(未示出)。另外，所述通信导体包括桥接导体32、39，所述桥接导体32、39被形成为接合线以在形成于挠曲箔中的其它导体线之上/之下路由信号，从而增加了系统的制造成本。并且虽然单个单元管理程序电路312、322、332与端311、323、331紧邻允许其准确地测量温度，但是它们通常需要外部部件来测量单元阻抗。

为了提供另外的细节以便更好地理解本公开的所选实施例，现在参考图4，其是以图解的形式描绘根据本公开所选实施例的电池管理系统的第一电路板布局400的简化框图，所述电池管理系统使用双单元管理程序(DSC)电路412、442，所述DSC电路412、442(例如，412)各自安装在正极端与负极端(例如，413、423)之间以监测相邻的电池单元(例如，410、420)。如所示出的，相邻端跨共享电源排导体402到406连接以形成电池单元序列，电池单元410、420的端411、421连接在第一电源排402处，电池单元420、430的端423、433连接在第二电源排405处，电池单元430、440的端431、441连接在第三电源排403处等等。在电池单元的这种配置中，每个双单元管理程序电路(例如，412)可以被放置成桥接相邻的电池单元(例如，410、420)，以便位于或定位在一个单元的负极端与下一个单元的正极端之间。如下文更全面描述的，如此定位的双单元管理程序电路412、442不必被安装成尽可能靠近负极端，因为可以在恒定管芯温度下(不需要外部部件)或以最少能量损耗(使用极少的外部部件)进行阻抗测量。例如，第一DCS电路412被定位成桥接第一电池单元410和第二电池单元420。如此定位的第一DCS电路412通过一个或多个(短)导体42连接到第一电池单元410的负极端413，并且通过一个或多个(长)导体41连接到第一电池单元410的正极端411。另外，第一DCS电路412通过一个或多个(短)导体44连接到第二电池单元420的正极端423，并且通过一个或多个(长)导体43连接到第二电池单元420的负极端411。类似地，第二DCS电路442被定位成桥接第三电池单元430和第四电池单元440，通过第一组一个或多个(短)导体47桥接到第三电池单元430的负极端433，通过第二组(长)导体46桥接到第三电池单元430的正极端431，通过第三组一个或多个(长)导体48桥接到第四电池单元440的负极端441，并且通过第四组(短)导体49桥接到第四电池单元440的正极端443。以菊花链配置连接的双单元管理程序电路412、422使用通信导体40、45、50来传送输入/输出通信信号，而无需接合线/桥接导体在形成于挠曲箔401中的其它导体线之上/之下路由信号。

如所示出的，可以看出，用于桥接相邻电池单元的DSC电路412、442在第一电路板布局400中的定位放宽了对挠曲箔401的布局约束，并且还减少了集成电路的数量，由此提供了优于使用单个单元管理程序电路的优点。用于桥接相邻电池单元的DSC电路412、442的定位还提供了用于解决在阻抗测量期间使用单个单元管理程序电路可能产生的管芯温度变化问题。另一方面，与多单元管理程序电路相比，DSC电路412、442的使用保留了使用单个单元管理程序电路的一个或多个优点。例如，DSC电路412、442的使用提供了测量比多单元管理程序电路更多的单元的温度的能力。另外，DSC电路412、442提供了以比多单元管理程序电路更高的准确度测量每个单元的阻抗的能力。最后，与多单元管理程序电路相比，DSC电路412、442的使用允许使用更短的局部布线。

为了提供另外的细节以便更好地理解本公开的所选实施例，现在参考图5，其是双单元管理程序集成电路510的简化框图500，所述双单元管理程序集成电路510被连接成监测两个电池单元505、506中的每一个以获得包括单元电压、单元阻抗以及单元平衡的多个管理程序功能。为此，所公开的双单元管理程序集成电路510包括互补的电流注入对和阻抗检测电路块511/521、512/522，所述电流注入对和阻抗检测电路块511/521、512/522被耦合以接收跨串联连接的两个电池单元505、506产生的组合电源电压，从而使将提供给单个单元管理程序电路的电源电压加倍。

在所选实施例中，第一电流注入和阻抗检测电路包括与电池单元505、506串并联连接的低压降(LDO)电压调节器电路块511和模拟测量电路块521，其中所述模拟测量电路块521被连接成使用任何适合的测量电路系统测量第二电池单元506的电压和阻抗。例如，模拟测量电路块521可以包括用于测量第二电池单元506的电压的一个或多个模数转换器(ADC)、用于生成滤波输出信号的合适的低通或抗混叠滤波器、用于驱动电池单元的(余弦)正弦发生器和数模转换器(DAC)以及数字处理器，所述数字处理器被连接和配置成检测在第二电池单元506处所测量的电压和/或阻抗值(例如，Zreal、Zimag)的测量频率/频率的幅度和相位。如所描绘的，LDO电压调节器电路块511在一个输入/输出51(对应于图4中的导体44中的一个)处连接到第一电池单元505的正极端，并且还串联连接到模拟测量电路块521。模拟测量电路块521进而经由输入56、57(对应于图4中的导体41、42中的一个)连接以测量第二电池单元506的电压，并且还在一个输入/输出57(对应于图4中的导体42中的一个)处连接到第二电池单元506的负极端。

此外，第二电流注入和阻抗检测电路包括与电池单元505、506串并联连接的模拟测量电路块512和低压降(LDO)压力调节器电路块522，其中所述模拟测量电路块512被连接成使用任何合适的测量电路系统测量第一电池单元505的电压和阻抗。例如，模拟测量电路块512可以包括一个或多个ADC、合适的低通或抗混叠滤波器、(余弦)正弦发生器和DAC以及数字处理器，所述数字处理器被连接和配置成检测在第一电池单元505处所测量的电压和/或阻抗值(例如，Zreal、Zimag)的测量频率/频率的幅度和相位。另外，所描绘的模拟测量电路块512在一个输入/输出51(对应于图4中的导体44中的一个)处连接到第一电池单元505的正极端，并且还连接到在一个输入/输出58(对应于图4中的导体42中的一个)处连接到第二电池单元506的负极端的LDO电压调节器电路块522。最后，模拟测量电路块512经由输入52、55(对应于图4中的导体44、43中的一个)连接以测量第一电池单元505的电压。

在所选实施例中，双单元管理程序集成电路510还包括与电池单元505、506串并联连接的低压降(LDO)压力调节器电路块513和数字电路块523。这种串联连接(以及还有511、521和512、522的串联连接)在第一电池单元505与第二电池单元506之间维持平衡。例如，数字电路块523可以包括滤波器、控件以及通信电路。如所描绘的，LDO电压调节器电路块513在一个输入/输出51(对应于图4中的导体44中的一个)处连接到第一电池单元505的正极端，并且还串联连接到数字测量电路块523，所述数字测量电路块523通过至少一个输入/输出58(对应于图4中的导体42中的一个)连接到第二电池单元506的负极端。

双单元管理程序集成电路510还可以包括一对数据输入/输出(DIO)通信电路块515、525，所述DIO通信电路块515、525与电池单元505、506串并联连接，以便与电池管理系统中的其它DCS电路通信。例如，第一上部DIO电路块(DIO_TOP)515在第一输入/输出51(对应于图4中的导体44中的一个)处连接到第一电池单元505的正极端，并且还在第二输入/输出53(对应于图4中的导体41中的一个)处连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点(对应于图4中的电源排402)。另外，第二下部DIO电路块(DIO_BOT)525在第一输入/输出53(对应于图4中的导体41中的一个)处连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点(对应于图4中的电源排402)，并且还在第二输入/输出58(对应于图4中的导体42中的一个)处连接到第二电池单元506的负极端。DIO电路块515和525大多是相同的电路，以便不会造成电池单元之间的不平衡。

在所选实施例中，每个双单元管理程序集成电路510可以包括一对数模转换器(DAC)电路块514、524，所述DAC电路块514、524与电池单元505、506串并联连接，以在无外部部件的情况下使用反相DAC514、524进行无源阻抗测量。如用虚线所指示的，数模转换器(DAC)电路块514、524可以任选地包括在第一阻抗测量实施例中。例如，所描绘的第一DAC514在第一输入/输出50(对应于图4中的导体44中的一个)处连接到第一电池单元505的正极端，并且还在第二输入/输出54(对应于图4中的导体41中的一个)处连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点(对应于图4中的电源排402)。另外，所描绘的第二DAC 524在第一输入/输出54(对应于图4中的导体41中的一个)处连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点(对应于图4中的电源排402)，并且还在第二输入/输出61(对应于图4中的导体42中的一个)处连接到第二电池单元506的负极端。在用电流注入和阻抗检测电路块511/521、512/522进行阻抗测量时，如此连接的DAC 514、524可以用反相电流驱动电池单元，使得DSC IC 510中的两个DAC 514、524的电流的总和可以对于所有测量频率始终保持恒定，从而减少可能将误差引入阻抗测量的温度变化(可以从所述阻抗测量中推导出内部电池单元温度)。

在其它实施例中，每个双单元管理程序集成电路510可以包括外部开关电感器电路501，所述外部开关电感器电路501与电池单元505、506并联连接以进行低损耗阻抗测量，而无需反向DAC 514、524。如用虚线所指示的，外部开关电感器电路501可以任选地包括在第二阻抗测量实施例中，其中外部开关电感器元件504选择性地跨相邻电池单元505、506中的每一个耦合，从而提供用于温度监测的几乎无损耗的阻抗测量。例如，第一PMOSFET开关502(在对应于图4中的导体44中的一个的第一DCS输入/输出51处源极连接)通过由数字电路块523生成的第一控制信号60进行门控以将第一电池单元505的正极端连接到电感器元件503的切换端，所述电感器元件503的相对端被连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点。另外，第二PMOSFET开关504(在对应于图4中的导体42中的一个的第二DCS输入/输出58处源极连接)通过由数字测量电路块523生成的第二控制信号59进行门控以将第二电池单元506的负极端连接到电感器元件503的切换端，所述电感器元件503的相对端被连接到第一电池单元505与第二电池单元506之间的共享节点。虽然PMOS开关502、503可以集成在DCS IC 510内，但是将开关502、503置于IC 510外部是有利的，因为它们承载可能容易地干扰DCS IC 510中的其它敏感电路的高峰值电流。然而，所连接的外部开关电感器电路501可以用于利用电流注入和阻抗检测电路块511/521、512/522进行几乎无损耗的阻抗测量，从而减小在阻抗测量中引起的误差造成的温度变化。

如上文所公开的，每个电池单元对处的电压平衡和阻抗测量可以由内部DAC 514、524和/或外部开关电感器501执行。但是，应当认识到可以有其它方法。例如，集成电路工艺可以允许开关502、504包括在双单元管理程序集成电路510中。另外地或在替代方案中，可以使用外部开关和电阻器来代替内部DAC 514、524。

为了提供另外的细节以便更好地理解本公开的所选实施例，现在参考图6，其是以图解的方式描绘根据本公开所选实施例的电池管理系统的第二电路板布局600的简化框图，所述电池管理系统使用双单元管理程序(DSC)电路612、642，所述DSC电路612、642各自安装在连接相邻电池单元(例如，610、620)的共享端的母排(例如，602)上。如所示出的，相邻端跨共享母排导体602到606连接以形成电池单元序列，电池单元610、620的端611、621连接在第一母排602处，电池单元620、630的端623、633连接在第二母排605处，电池单元630、640的端631、641连接在第三母排403处等等。在这种电池单元配置中，每个双单元管理程序电路(例如，612)连接并安装到连接相邻电池单元(例如，610、620)的共享正极端/负极端的母排(例如，602)上。例如，第一DCS电路612定位在母排602上，以监测第一电池单元610和第二电池单元620。如此定位的第一DCS电路612通过一个或多个(短)导体71连接到第一电池单元610的正极端611，并且通过一个或多个(长)导体72连接到第一电池单元610的负极端613。另外，第一DCS电路612通过一个或多个(短)导体73连接到第二电池单元620的负极端621，并且通过一个或多个(长)导体74连接到第二电池单元620的正极端623。类似地，第二DCS电路642被定位在母排603上以监测第三电池单元630和第四电池单元640，通过第一组一个或多个(短)导体76连接到第三电池单元630的正极端631，通过第二组(长)导体77连接到第三电池单元630的负极端633，通过第三组一个或多个(长)导体79连接到第四电池单元640的正极端643，并且通过第四组(短)导体78连接到第四电池单元640的负极端641。以菊花链配置连接的双单元管理程序电路612、642使用通信导体70、75、80来传送输入/输出通信信号，而无需接合线/桥接导体在形成于挠曲箔601中的其它导体线之上/之下路由信号。

如所示出的，可以看出，DSC电路612、642在第二电路板布局600中的母排602、603上的定位放宽了对挠曲箔601的布局约束，并且还减少了集成电路的数量，由此提供了优于使用单个单元管理程序电路的优点。DSC电路612、642在母排602、603上的定位还允许减小挠曲箔601的大小，在这种情况下，接合线导体81可以用于延伸超过挠曲箔601的导体72、74、77、79的任何部分，从而降低系统和制造成本。

从上文可以看出，双单元管理程序集成电路(例如，412、510、612)提供了优于单个单元管理程序电路的许多优点，包括使电源电压加倍、减少或消除阻抗测量期间的温度变化、使系统中所需的IC和通信线路的数量减半、以及促进组装(由于双单元管理程序的PCB占用面积比单个单元管理程序的占用面积小两倍)。另外，双单元管理程序集成电路提供了优于多单元管理程序电路的许多优点，包括增加温度测量点的数量、在每个单元处提供单元阻抗测量以及减少连接布线的数目和长度。另外，与能够以比单个单元管理程序的损耗少两倍多的损耗进行阻抗测量的单个单元管理程序电路相比，双单元管理程序集成电路具有增加的优点。并且它可以用连接到的两个单元之间的相同部件进行主动平衡(甚至与阻抗测量同时进行)。例如，PMOSFET开关(例如，502、504)可以用于在相邻单元之间移动电荷。在单个单元管理程序系统中，制作这种电路要困难得多，因为开关时序非常关键，使得两个相邻的单个单元管理程序IC必须十分同步。在双单元管理程序电路中，不存在这个问题，因为驱动两个开关的数字定时参考电路(例如，523)是同一个。

到目前为止，应当理解的是，已经提供了一种高压汽车电池组、系统、架构和方法。在所公开的实施例中，所述电池组、系统、架构和方法至少包括第一电池单元和第二电池单元，所述第一电池单元和所述第二电池单元可以作为相邻电池单元定位在多单元汽车电池组中。所述电池组、系统、架构和方法还可以包括双单元管理程序电路，所述双单元管理程序电路被定位成桥接所述第一电池单元和所述第二电池单元并且被连接成监测所述第一电池单元和所述第二电池单元，其中所述双单元管理程序电路包括用于分别测量所述第一电池单元和所述第二电池单元中的每一个处的电压、阻抗和温度的电流注入和阻抗检测电路系统。在所选实施例中，所述双单元管理程序电路被实施为集成电路，所述集成电路不需要用于测量所述第一电池单元和所述第二电池单元的阻抗的外部部件。在其它实施例中，所述双单元管理程序电路被实施为集成电路，所述集成电路安装在第一电源排上，所述第一电源排将所述第一电池单元的第一电极耦合到所述第二电池单元的第二电极。在所选实施例中，所述双单元管理程序电路包括：第一模拟电路，其被耦合以测量所述第一电池单元处的电压；以及第二模拟电路，其被耦合以测量所述第二电池单元处的电压。另外地或在替代方案中，所述双单元管理程序电路可以包括数字电路和一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，以便平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。另外地或在替代方案中，所述双单元管理程序电路可以包括一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以在阻抗测量期间用反相电流驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，使得来自所述一对DAC电路的电流的总和可以始终保持恒定，以便在所述双单元管理程序电路处维持恒定温度。另外地或在替代方案中，所述电池组、系统、架构和方法可以包括外部开关电感器，所述外部开关电感器被耦合以跨所述第一电池单元或所述第二电池单元切换，以便对所述第一电池单元和所述第二电池单元进行低损耗阻抗测量。

在另一种形式中，提供了一种高压电池单元测量系统、架构和方法。在所公开的实施例中，所述测量系统包括双单元管理程序集成电路，其具有电流注入和阻抗检测电路系统，所述电流注入和阻抗检测电路系统通过多个端连接以分别在第一电池单元和第二电池单元中的每一个处进行电压、温度和阻抗测量，所述第一电池单元和所述第二电池单元串联连接在所述第一电池单元的第一端与所述第二电池单元的第二端之间。在所选实施例中，所述第一电池单元和所述第二电池单元是多单元汽车电池组中的相邻电池单元。另外地或在替代方案中，所述电流注入和阻抗检测电路系统可以包括：第一模拟电路，其被耦合以测量所述第一电池单元处的电压；以及第二模拟电路，其被耦合以测量所述第二电池单元处的电压。另外地或在替代方案中，所述电流注入和阻抗检测电路系统可以包括数字电路和一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，以便平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。另外地或在替代方案中，所述电流注入和阻抗检测电路可以包括一对数模转换器(DAC)电路，所述一对DAC电路被耦合以在阻抗测量期间用反相电流驱动所述第一电池单元和所述第二电池单元，使得来自所述一对DAC电路的电流的总和可以始终保持恒定，以便在所述双单元管理程序电路处维持恒定温度。在所选实施例中，外部开关电感器可以被耦合以跨所述第一电池单元或所述第二电池单元切换，以便对所述第一电池单元和所述第二电池单元进行低损耗阻抗测量和/或平衡所述第一电池单元和所述第二电池单元处的电压。

在又另一种形式中，提供了一种用于监测多单元电池组中的第一相邻电池单元和第二相邻电池单元的方法、系统、架构和设备。在所公开的方法中，用多个端将双单元管理程序集成电路附连到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元，所述多个端连接到所述第一电池单元的第一端、所述第二电池单元的第二端以及所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元共同共享的第三端。在附连所述双单元管理程序集成电路的情况下，将第一反相电流和第二反相电流分别注入到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元中。在所选实施例中，所述双单元管理程序集成中的一对数模转换器电路用于分别将所述第一反相电流和所述第二反相电流注入到所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元中。在其它实施例中，外部开关电感器被耦合以交替地跨所述第一电池单元和所述第二电池单元切换，以便对所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元进行低损耗阻抗测量。另外，在所述双单元管理程序集成电路处测量来自所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一输出和第二输出，其中所述第一输出和所述第二输出分别指示响应于对所述第一反相电流和所述第二反相电流作出响应的所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一单元电压和第二单元电压。另外，可以在所述双单元管理程序集成电路处测量来自所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第三输出和第四输出，其中所述第三输出和所述第四输出分别指示响应于对所述第一反相电流和所述第二反相电流作出响应的所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元的第一单元阻抗和第二单元阻抗。另外，所公开的方法可以包括用所述双单元管理程序集成电路主动平衡所述第一相邻电池单元和所述第二相邻电池单元处的电压。

因为实施本发明的所选实施例在大多数情况下由本领域技术人员已知的电子部件和电路构成，所以如上文所示出的，对电路细节的解释程度将不会超过认为必要的程度，以便理解和认识本公开的基本概念，并且以免混淆本发明的教导或将注意力转移到本发明的教导之外。

因此，应当理解的是，本文所描绘的架构仅仅是示例性的，并且实际上可以实施实现相同功能的许多其它架构。在抽象但仍然明确的意义上，实现相同功能的多个组件的任何布置是有效地“相关联”的，以使得实现期望的功能。因此，在本文被组合以实现特定功能的任何两个部件都可以被视为彼此“关联”，使得期望的功能得以实现，而无论架构或中间部件如何。同样，如此关联的任何两个部件还可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所期望的功能。

又例如，在一个实施例中，所示出的DCS电路510的元件是位于单个集成电路上或同一装置内的电路系统。可替换的是，DCS电路510可以包括任意数量的独立集成电路或彼此互连的独立装置。

此外，本领域技术人员将认识到，上述操作的功能之间的界限仅仅是说明性的。多个操作的功能可以组合成单个操作，和/或单个操作的功能可以分布在另外的操作中。此外，替代实施例可以包括具体操作的多个实例，并且可以在各种其它实施例中改变操作顺序。

虽然在本文中参考具体实施例描述了本发明，但是可以在不背离如以下权利要求中阐述的本发明的范围的情况下作出各种修改和改变。因此，本说明书和附图应被视为说明性的而非限制性的，并且所有这种修改都旨在包括在本发明的范围内。在本文中关于具体实施例描述的任何益处、优点或解决方案不旨在被解释为任何或所有权利要求的关键的、需要的或必要的特征或要素。

如本文所使用的，术语“耦合”不旨在限于直接耦合或机械耦合。此外，如本文所使用的，术语“一个(a)”或“一个(an)”被定义为一个或多于一个。而且，在权利要求中使用如“至少一个”和“一个或多个”等介绍性短语不应被解释为暗示由不定冠词“一个(a)”或‘一个(an)’引入的另一权利要求要素将包含这种引入的权利要求要素的任何特定权利要求限于仅包含一个此类要素的发明，即使当相同的权利要求包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及如“一个(a)”或“一个(an)”等不定冠词时。对于使用定冠词也是如此。

除非另有说明，否则如“第一”和“第二”等术语用于任意区分这种术语所描述的元件。因此，这些术语并不一定旨在指示这种元件的时间优先次序或其它优先次序。

尽管本文中公开的所描述的示例性实施例涉及使用双单元管理程序集成电路同时监测相邻的电池单元对以获得高压汽车电池管理系统、架构和方法中差分单元电压和电池温度测量的方法和系统，但是本发明不一定限于本文所示出的示例实施例，并且本文所公开的电路系统和方法的各个实施例可以用其它装置和电路部件实施。因此，上文公开的具体实施例仅是说明性的，并且不应视为对本发明的限制，因为本发明可以用本领域技术人员清楚的、不同但等效的方式进行修改并实施从而获得在此传授的益处。因此，上文说明不旨在将本发明限于所阐述的特定形式，而相反，旨在涵盖如可以包括在本发明的如所附权利要求所限定的精神和范围内的这种替代、修改和等效物，使得本领域技术人员应当理解在不脱离本发明最广泛形式的精神和范围的情况下可以作出各种改变、替换和变更。

已经参考附图详细描述了本发明的各种说明性实施例。虽然上文说明中阐述了各种细节，但是应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明，并且可以对所描述的本发明作出许多实施方式特定的决策以实现电路设计者的特定目标，如遵守因实施方式而异的工艺技术或设计相关的约束。尽管这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说这将不过是例行任务。例如，以框图形式而非详细地示出了所选方面以便避免限制或模糊本发明。另外，就对计算机存储器内的数据进行的算法或操作而言，呈现在此提供的具体实施方式的一些部分。本领域技术人员使用这种描述和表示来向本领域其它技术人员描述和传达其工作实质。

上文已经针对具体实施例描述了益处、其它优点和问题的解决方案。然而，所述益处、优点、问题的解决方案以及可能导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更明显的任何一个或多个元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键、所需或实质的特征或要素。如本文所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”或任何其它变体旨在覆盖非排他性包括，从而使得包括一系列元件的过程、方法、物品、或设备不仅仅包括那些元件并且可以包括其它未清楚地列出或这种过程、方法、物品、或设备固有的元件。